[发明专利]介质空气孔加载的高增益渐变槽线天线

说明书

本发明公开了一种介质空气孔加载的高增益渐变槽线天线，包括介质基板，介质基板的正面设置有两片金属贴片，两片金属贴片之间形成一个喇叭形开口的渐变槽线，且喇叭形开口的两端分别位于介质基板相对的一组侧边上，喇叭形开口的最小端为槽线端，喇叭形开口的最大端为辐射末端，槽线端与辐射末端之间形成的中间缝隙宽度变化区域为辐射段，所述槽线端上设置有微带馈电结构，辐射段中段延伸至辐射末端处沿着金属贴片的边缘，设置有若干空气孔单元构成的介质空气孔结构，本发明的介质空气孔结构，可以改善天线辐射末端处的相位分布，抑制渐变槽线天线在高频段的主瓣分裂现象，提高天线增益和整体辐射性能。

技术领域

本发明属于天线制造技术领域，特别涉及一种介质空气孔加载的高增益渐变槽线天线。

背景技术

随着现代无线通信系统大容量、高速率的发展需求，天线作为无线通信系统中不可或缺的前端器件，也要求具有超宽带、高增益、辐射稳定等特性。渐变槽线天线是一种常见的端射行波天线，具有阻抗频带宽、时域特性好、增益高、易于平面集成等优点，既可以作为收发天线单独使用，也可以作为单元构成天线阵列，在宽带相控阵天线系统、超宽带通信系统等领域应用较为广泛。但是，渐变槽线天线在阻抗频带的高频部分工作时，有效口径较大，口径面上电磁场的相位分布不均匀，导致天线方向性图的主瓣会出现凹陷甚至零点，产生主瓣分裂现象。主瓣分裂将导致渐变槽线天线在主辐射方向上的增益显著降低，副瓣电平剧烈抬升，限制了天线的增益带宽和方向性图带宽，进而制约了渐变槽线天线的实际工作带宽。在渐变槽线天线的辐射区域设计加载介质空气孔，可以有效调节电磁波通过天线辐射段时的波程，使天线辐射口径上的电磁场相位分布更均匀，从而抑制天线在高频部分的主瓣分裂现象，提高天线的增益带宽。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种介质空气孔加载的高增益渐变槽线天线，该天线可以实现在高频带工作时辐射口径上的电磁场相位分布更均匀，从而抑制高频时的主瓣分裂现象，提高天线的增益带宽。同时加载的空气孔对天线的低频辐射特性影响较小，有利于提高渐变槽线天线的整体辐射性能。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种介质空气孔加载的高增益渐变槽线天线，包括介质基板1，所述介质基板1的正面设置有两片金属贴片2，两片金属贴片2之间形成一个喇叭形开口的渐变槽线，且喇叭形开口的两端分别位于介质基板1相对的一组侧边上，喇叭形开口的最小端为槽线端6，喇叭形开口的最大端为辐射末端8，所述槽线端6与辐射末端8之间形成的中间缝隙宽度变化区域为辐射段7，所述槽线端6上设置有微带馈电结构3，所述辐射段7中段延伸至辐射末端8处沿着金属贴片2的边缘设置有若干空气孔单元5构成的介质空气孔结构4。

进一步的，所述空气孔单元5为贯穿介质基板1的通孔。空气孔单元5的半径、数目和间距会影响所加载介质基板的等效介电常数，从而影响电磁波在所加载介质基板中的传播速度。

进一步的，所述空气孔单元5为圆形、三角形或菱形。

进一步的，所述两片金属贴片2形成喇叭形开口的两条曲线为指数形曲线、斜线、二次曲线或分段复合函数曲线，且两条曲线以喇叭形开口的中轴线为轴相互对称设置。

进一步的，所述微带馈电结构3包括印制在介质基板1反面的微带馈线的导带9，微带馈线的导带9的一端位于介质基板1边缘，是天线的馈电端10，微带馈线的导带9的另一端在介质基板1反面跨过槽线端6的槽线，是微带馈线的末端11，所述微带馈线的导带9和槽线端6槽线的空间交叉处是微带到槽线的过渡端12。

进一步的，所述微带馈电结构3的接地面是一片金属贴片2，所述微带到槽线的过渡端12为微带-槽线-短路针过渡结构，微带馈线的末端11通过短路针13在槽线边缘与连接另一片金属贴片2。

进一步的，所述微带到槽线的过渡端12为扇形微带-圆形槽线的过渡结构，槽线端6的开路端为圆形槽线末端14，微带馈线的末端11为扇形。