[发明专利]基于人工表面等离激元水平全向频率扫描天线

权利要求书

1.一种基于人工表面等离激元的水平全向频率扫描天线，其特征在于,包括介质板(1)、馈电单元(2)、模式转换单元(3)、高频辐射单元(4)和低频辐射单元(5)，其中：

所述介质板(1)，其板面形状为长方形，该介质板(1)的下表面位于O-XYZ坐标系的XOY平面内，其中心法线与Z轴重合；

所述馈电单元(2)，包括印制在介质板(1)上表面的金属导带(21)和下表面的金属地板(22)；

所述模式转换单元(3)，包括印制在介质板(1)上表面的渐变金属导带(31)和下表面的位于渐变金属导带(31)投影位置的渐变金属地板(32)；所述渐变金属导带(31)和渐变金属地板(32)的长度相等，所述渐变金属导带(31)的宽度从输入端到输出端线性增大，所述渐变金属地板(32)的宽度从输入端到输出端线性减小；

所述高频辐射单元(4)，采用微带双线结构，包括介质板(1)上表面和下表面分别印制的人工表面等离激元(41)，下表面的人工表面等离激元(41)位于上表面的人工表面等离激元(41)的投影位置；所述人工表面等离激元(41)，采用在线性微带的两个侧边蚀刻有周期性排布且相互交错的n个等宽矩形槽结构，n≥3，每个侧边上蚀刻的n个矩形槽的深度从中点到两端逐渐减小，且下表面的人工表面等离激元(41)与上表面的人工表面等离激元(41)关于介质板(1)短边所在侧面中心的连线AA'旋转对称；

所述低频辐射单元(5)，采用微带双线结构，包括介质板(1)上表面和下表面分别印制的渐变微带线(51)，所述渐变微带线(51)采用输入端指向开路端的宽度呈指数型增大且其两个侧边同向弯曲的曲面结构，位于上表面的渐变微带线(51)向Y轴正向弯曲，位于下表面的渐变微带线(51)向Y轴负向弯曲，且下表面的渐变微带线(51)与位于上表面的渐变微带线(51)关于介质板(1)短边所在侧面中心的连线AA'旋转对称；所述渐变微带线(51)两个侧边中短边上每个点的坐标位置(x1,y1)和长边上每个点的坐标位置(x2,y2)分别满足函数y1＝f(x1)和y2＝f(x2)：

f(x1)＝0.419exp(0.14((x1-L3/2-W3)-1))+W2/2

f(x2)＝0.606exp(0.14(x2-L3/2)-1)-W2/2

其中，W2和L3分别表示人工表面等离激元(41)的宽度和长度，W3表示渐变微带线(51)开路端的宽度，exp表示以自然函数为底的指数函数；

所述人工表面等离激元(41)的输出端与渐变微带线(51)的输入端相连，介质板(1)上表面的人工表面等离激元(41)的输入端与渐变金属导带(31)的输出端相连，渐变金属导带(31)的输入端与金属导带(21)相连，介质板(1)下表面的人工表面等离激元(41)的输入端与渐变金属地板(32)的输出端相连，渐变金属地板(32)的输入端与金属地板(22)相连。

2.根据权利要求1所述的基于人工表面等离激元的水平全向频率扫描天线，其特征在于，所述渐变金属地板(32)输入端和输出端中点的连线，以及渐变金属导带(31)输入端和输出端中点的连线，位于XOZ平面上。

3.根据权利要求1所述的基于人工表面等离激元的水平全向频率扫描天线，其特征在于，所述人工表面等离激元(41)输入端和输出端中点的连线，位于XOZ平面上，该人工表面等离激元(41)侧边上蚀刻的矩形槽的槽宽和槽深分别为s和h，s＝p/2，h＜W2/2，p表示相邻矩形槽之间的距离。

4.根据权利要求1所述的基于人工表面等离激元的水平全向频率扫描天线，其特征在于，所述渐变微带线(51)的输入端横截面的中点位于XOZ平面上。

5.根据权利要求1所述的基于人工表面等离激元的水平全向频率扫描天线，其特征在于，所述人工表面等离激元(41)，其输入端的宽度与渐变金属导带(31)以及渐变金属地板(32)输出端的宽度相等，输出端的宽度与渐变微带线(51)输入端的宽度相等。