[发明专利]一种基于氧化铝陶瓷材料的紧凑型大角度扫描漏波天线

权利要求书

1.一种基于氧化铝陶瓷材料的紧凑型大角度扫描漏波天线，其特征在于，该天线包括接地介质基板、复合左右手微带传输线和氧化铝陶瓷块三部分，其中：

接地介质基板即为背面全覆铜的介质基板，支持主模为准横电磁波传播；

复合左右手微带传输线由设置在接地介质基板正面的50欧姆矩形微带线、短路钉匹配枝节组成，50欧姆矩形微带线上设置有周期性排列的矩形缝隙，矩形缝隙为沿50欧姆矩形微带线的宽度方向，矩形缝隙将50欧姆矩形微带线沿长度方向截成若干段；

在每一个矩形缝隙的上方通过导电银胶粘贴有一个氧化铝陶瓷块，氧化铝陶瓷块的中心与矩形缝隙的中心的连线垂直于接地介质基板表面；在每一个氧化铝陶瓷块的左侧前方的50欧姆矩形微带线和右侧后方的50欧姆矩形微带线上各向外延伸有一个短路钉匹配枝节，各短路钉匹配枝节均相等且均与50欧姆矩形微带线垂直；

短路钉匹配枝节为微带线，其末端设置的短路钉穿过接地介质基板且与其背面的接地面相连；左侧的两个相邻的短路钉匹配枝节之间的距离与右侧的两个相邻的短路钉匹配枝节之间的距离相等；将同一侧的两个相邻的短路钉匹配枝节及其之间的部分称为天线的一个周期单元结构；

信号从50欧姆矩形微带线的长度方向的一端输入，其另一端连接匹配负载；其中矩形缝隙的作用是提供左手电容C_se并实现电磁波的泄露；短路钉匹配枝节作用为提供左手电感L_sh。

2.根据权利要求1所述的一种基于氧化铝陶瓷材料的紧凑型大角度扫描漏波天线，其特征在于，短路钉匹配枝节的长度小于边射工作频率的四分之一波长。

3.根据权利要求1所述的一种基于氧化铝陶瓷材料的紧凑型大角度扫描漏波天线，其特征在于，该天线实现在指定边射工作频率下达到平衡条件的方式为调整矩形缝隙宽度、氧化铝陶瓷块厚度以及短路钉匹配枝节长度，具体的，通过调整矩形缝隙宽度、氧化铝陶瓷块厚度控制左手电容值，通过调整短路钉匹配枝节长度控制左手电感值，最终达到如下表达式要求：

上述两个公式中：

L_se—右手电感；C_sh—右手电容；C_se—左手电容；L_sh—左手电感

f₀—指定边射工作频率；

右手电感L_se和右手电容C_sh由50欧姆矩形微带线自身的分布电感、电容决定，因此只需要对左手电容C_se和左手电感L_sh值调整来满足平衡条件，具体电容、电感值正比于如下两个表达式：

L_sh∝tan(βl)

其中，电容公式中g为矩形缝隙的宽度；ε_eff是等效介电常数，它由接地介质基板的介电常数、厚度以及氧化铝陶瓷块的介电常数、高度共同决定，由于氧化铝陶瓷为高介电常数材料，因此调节氧化铝陶瓷块的高度h对改变ε_eff更为明显；在电感公式中l为短路钉匹配枝节的长度，β为短路钉匹配枝节内的电磁波的相位常数；联合调节左手电容C_se和左手电感L_sh，实现在指定边射工作频率达到平衡条件。

4.根据权利要求1所述的一种基于氧化铝陶瓷材料的紧凑型大角度扫描漏波天线，其特征在于，天线所包含的周期单元结构个数为N，天线的总体辐射效率为e_r，则有：

式中，f₀为边射工作频率，α/k₀选择f₀处所对应值，c为真空光速；p为周期间隔，也为同一侧的两个短路钉匹配枝节之间的距离；α、k₀分别为频率f₀时天线的一个周期单元结构的衰减常数和真空中的电磁波传播常数。

5.根据权利要求4所述的一种基于氧化铝陶瓷材料的紧凑型大角度扫描漏波天线，其特征在于，频率f₀时天线的一个周期单元结构的衰减常数和真空中的电磁波传播常数由电磁仿真软件仿真一个周期单元结构的色散图得到。