[发明专利]一种定频波束扫描漏波天线及其波束扫描方法

权利要求书

1.一种定频波束扫描漏波天线，其特征在于：包括介质基板，位于介质基板正面的金属条带，位于介质基板反面的金属地板以及位于介质基板正面的若干变容二极管；

所述金属条带包括一组弧形渐变微带线结构和位于渐变微带线结构之间的人工表面等离激元结构；所述人工表面等离激元结构包括与渐变微带线结构连接的过渡段和位于过渡段之间的若干槽深周期变化的开槽单元；人工表面等离激元结构的一侧设有垂直其中轴线的凹槽；沿渐变微带线结构至人工表面等离激元结构的方向，过渡段中的凹槽槽深先增加后减小；开槽单元中的凹槽槽深先增加后减小；与渐变微带线结构相邻的所述过渡段的第一开槽单元设有与其凹槽关于金属条带中轴线镜像对称的凹槽；

所述人工表面等离激元结构的各开槽单元均对应连接一变容二极管的一端，所述变容二极管的另一端均通过过孔与金属地板连接。

2.根据权利要求1所述的一种定频波束扫描漏波天线，其特征在于：所述人工表面等离激元结构的调制周期为6个开槽单元，每个调制周期中开槽单元的槽深分别为h1、h2、h3、h3、h2和h1，每个开槽单元的槽宽相同；沿渐变微带线结构至人工表面等离激元结构的方向，过渡段中的凹槽槽深分别为h1、h2、h3、h3、h2和h1，与第一个凹槽关于金属条带中轴线镜像对称的凹槽槽深为h1；其中，h1<h2<h3。

3.根据权利要求1所述的一种定频波束扫描漏波天线，其特征在于：所述变容二极管的变容范围为0.23pf～2.1pf。

4.根据权利要求1所述的一种定频波束扫描漏波天线，其特征在于：所述开槽单元沿自身轴线方向的剖面形状为矩形、V形或梯形。

5.根据权利要求1所述的一种定频波束扫描漏波天线，其特征在于：所述人工表面等离激元结构的表面阻抗产生的周期性不连续变化满足以下公式：

其中，X_s为阻抗表面调制金属条带的平均表面阻抗，M为调制深度，取值范围为0～1，P为调制周期，x方向为电磁波沿着正弦阻抗表面的传播方向。

6.根据权利要求1所述的一种定频波束扫描漏波天线，其特征在于：该漏波天线当外加电压为0V～20V时，在5.5GHz～5.8GHz内实现漏波天线辐射功能，并且随着电压的改变能够实现45°波束定频扫描范围。

7.根据权利要求1所述的一种定频波束扫描漏波天线，其特征在于：所述介质基板的材质为F4BK350。

8.一种基于权利要求1至7任一项所述漏波天线的定频波束扫描方法，其特征在于：在金属条带和金属地板之间加载电压，改变电压值，使金属条带和金属地板之间的电压值在0V～20V范围变化；电压变化引起变容二极管容值的变化，当电压值在0V～20V范围变化时，变容二极管的容值范围为0.23pf～2.1pf；变容二极管容值的变化引起人工表面等离激元的表面阻抗的调制，其表面阻抗的调制公式为：

其中，X_s为阻抗表面调制金属条带的平均表面阻抗，M为调制深度，取值范围为0～1，P为调制周期，x方向为电磁波沿着正弦阻抗表面的传播方向；随着电压的改变实现定频波束45°扫描，且在5.5GHz～5.8GHz内实现漏波辐射功能。