[发明专利]一种基于复合左右手结构增益高度稳定的周期性漏波天线

说明书

本发明公开了一种基于复合左右手结构增益高度稳定的周期性漏波天线，包括介质板、金属传输带、金属地板、馈电接头、阻抗匹配单元，金属传输带由置于微带传输线上周期性排布的若干个复合左右手单元级联而成；每个复合左右手单元包括金属连接体、横直槽、斜向槽、附加小槽，金属传输带一边侧沿着其长度方向蚀刻出若干组横直槽、另一边侧设置若干个金属连接体，两两相邻的横直槽之间蚀刻出附加小槽，每组横直槽的两侧蚀刻斜向槽。本发明消除了传统周期性漏波天线存在的开阻带效应，可实现边射方向无衰减的扫描，在工作范围内波束扫描范围较大，方向性强，并且波束增益保持了较高的稳定性，可广泛应用于多点通信、汽车雷达等领域。

技术领域

本发明属于无线通信应用领域，具体涉及一种基于复合左右手结构增益高度稳定的周期性漏波天线。

背景技术

漏波天线是一类在导波结构中用行波作为主要辐射机构的天线。漏波本质上是一种辐射波。当波在导波结构中传播时，会不断辐射或泄露能量，漏波天线因此而得名。漏波天线一大优势是固有的频率扫描能力，适用于多点通信、汽车雷达和导弹末段制导所用的高分辨率雷达等等，因此得到人们广泛的应用。

根据结构分类，漏波天线可分为三类：均匀漏波天线，准均匀漏波天线，周期性漏波天线。传统周期性漏波天线存在的开阻带(open stopband)效应会限制侧边辐射，使侧边主波束增益急剧衰减，波束扫描过程不能连续进行。为此，近年来人们在消除开阻带效应上做出了很多努力，以使周期性漏波天线能实现从后向到前向的连续波束扫描。一种有趣的设计是在天线中引入复合左右手(CRLH)超材料结构，该结构在微带线基础上，增加了串联电容和并联电感，制成了人工传输线，对开阻带有一定的抑制作用。

此外，现阶段大多数周期性漏波天线在消除开阻带的前提下，无法保证主波束增益稳定，增益变化幅度过大，对天线性能及应用带来一定弊端。

发明内容

针对现有技术中的不足与难题，本发明旨在提供一种基于复合左右手结构增益高度稳定的周期性漏波天线，其可实现从后向到前向侧边增益无衰减的连续波束扫描，并在消除开阻带的前提下保持了主波束增益高度的稳定性。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于复合左右手结构增益高度稳定的周期性漏波天线，包括介质板、金属传输带、金属地板、两组馈电接头、两组阻抗匹配单元，其中，

金属地板紧贴于介质板下表面，作为接地金属层；

金属传输带紧贴于介质板上表面，金属传输带由置于微带传输线上周期性排布的若干个复合左右手单元级联而成，构成主要辐射部分；

阻抗匹配单元与金属传输带首尾两端相连接，用于减少了回波损耗对天线性能的影响；

每个复合左右手单元包括金属连接体、横直槽、斜向槽、附加小槽，金属传输带一边侧沿着其长度方向蚀刻出若干组横直槽、另一边侧设置若干个金属连接体，两两相邻的横直槽之间蚀刻出附加小槽，每组横直槽的两侧各蚀刻一组与之相交且向外延伸的等长斜向槽，两组斜向槽以对应的横直槽中线为中心对称。

进一步地，横直槽位于两两相邻金属连接体的中线位置；附加小槽与对应的金属连接体在纵向上有相对偏移量。

进一步地，横直槽的数量为14组。

进一步地，所述馈电接头包括外导体以及中心馈电探针，外导体与金属地板连接，中心馈电探针与金属传输带连接；阻抗匹配单元设置在金属传输带与馈电接头连接部分，每个阻抗匹配单元由两个长方形以及一个直角梯形金属片级联而成，其中一个长方形金属片与馈电接头相连接，直角梯形金属片与金属传输带相连接。

进一步地，金属连接体采用金属钉或金属化通孔。

进一步地，每个复合左右手单元中的横直槽的长度与斜向槽的相等，均为四分之一波长，且波动范围为±0.5mm；斜向槽宽度设置为横直槽宽度的三分之一。