[发明专利]一种单向辐射的全息天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种单向辐射的全息天线。

背景技术

天线作为无线通信系统中主要的接收及辐射器，其接收特性及辐射特性是通信系统选择天线类型的一个重要因素，因此，通信设备对天线的性能要求越来越高。提高天线增益、增强定向性、减小尺寸、结构简单灵活是目前研究的热点。常见的高增益天线主要有反射面天线，即通过反射面对电磁波的散射获得目标辐射方向的天线，具有高增益，高效率等优点。但反射面天线结构较大，不能实现低剖面。微带反射阵天线，在馈源的照射下，微带辐射单元通过其预先调节好的移相值可以在指定方向形成波束，从而改变天线辐射方向。可实现低剖面，但其馈电结构复杂，增加了系统的设计难度。

全息天线相比于传统的反射面天线与反射阵天线，既具有高增益的特性，又具有低剖面、尺寸小等优点。全息天线是一种通过源天线高效率的照射全息结构形成的天线，可以使用任意天线作为源天线，通常全息结构由介质基板及其上的金属全息图案构成，全息图案由源天线与目标天线的电场经过干涉计算得到，是一簇封闭的椭圆曲线。但由于全息天线为双向辐射，实现波束扫描特性的效率较低。若获得单向辐射的特性，则不能任意选择源天线，并且需要对全息基板增加地板，难以实现天线偏离法向辐射的特性。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种单向辐射的全息天线，提出双层结构的全息天线，采用上下两层厚度不同的介质基板，效提高了全息天线单向辐射时的增益，使全息天线可以实现任意方向的单向辐射，提高全息天线波束扫描特性的频扫范围。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种单向辐射的全息天线，包括馈源天线1和全息结构2，全息结构2包括上层介质基板21和下层介质基板22，其上分别设有金属全息图案23；

在水平方向上，下层介质基板22相对上层介质基板21远离馈源天线1四分之一个波长，依据相位补偿原理，上层基板21接收到的天线辐射比下层基板22接收到的源天线1辐射相位超前四分之一个波长；

在垂直方向上，上层介质基板21与下层介质基板22之间的距离根据目标天线的辐射方向而定。

在目标天线的辐射方向上，向上层介质基板21方向辐射的能量被抵消，向下层介质基板22方向辐射的能量得到加强。

所述的金属全息图案23分别印刷在上层介质基板21、下层介质基板22上。

所述的上层介质基板21与下层介质基板22之间使用泡沫填充；

或者，将上层介质基板21与下层介质基板22的四角通过连接件固定，两介质基板之间悬空。

馈源天线1垂直方向上放置在上层基板21的下表面与上层基板的上表面的中间，水平方向上放置在距离较近金属全息图案23正半轴焦点处。

调整设置源天线1的摆放位置，可使任何源天线1实现全息天线的单向辐射特性。

所述的上层介质基板21与下层介质基板22的平面尺寸相同，基板厚度不同。

利用厚度不同的介质基板，有效减少天线在一个方向的辐射，增强在另一个方向的辐射。

可向法线方向或偏离法线的方向辐射。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的单向辐射的全息天线，采用平面尺寸相同，上下厚度不同的介质基板形成全息结构，得到的双层全息结构简单；以解决现有技术中全息天线双向辐射导致的辐射效率较低、第一副瓣电平较高，单向辐射时，需要限制源天线的类型、无法向偏离法向方向辐射等问题。充分利用相位补偿的原理，为了尽可能减少目标天线在一个方向的辐射，增强另一个方向的辐射；在目标辐射方向上，向上层介质基板方向辐射的能量被抵消，向下层介质基板方向辐射的能量得到加强。

本发明提供的单向辐射的全息天线，可实现偏离法向辐射的双层全息天线，可应用于雷达、卫星通信中信号发射接收系统。其天线结构简单灵活，可适应多种应用场合；不需要附加地板，只需设置源天线的摆放位置，可以使用任何源天线实现全息天线的单向辐射特性。摆脱了全息天线单向辐射时，需要采用固定形式源天线的约束。

本发明提供的单向辐射的全息天线，可向法线方向或偏离法线的方向辐射。由实验结果可得，本文双层全息天线单向的频扫范围，比其他形式的全息天线单向频扫角度的范围更大。

附图说明

图1-1、图1-2是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的全息图案示意图；

图3是本发明的单层全息结构示意图；

图4是本发明的双层全息结构示意图。

具体实施方式