[实用新型]波导结构及天线装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及射频技术，特别是用于传输电磁波的波导结构及包含波导结构的天线装置。

背景技术

天线装置用于电磁波的发射和接收，在民用和军用领域有着广泛的应用前景。在高增益聚焦天线中，馈源位于抛物面天线的中心，作为初级辐射器。在发射电磁波时，馈源向抛物面天线的反射面辐射电磁波，使得电磁波经由抛物面天线向外发射。在接收电磁波时，抛物面天线从外界收集电磁波，并且经由抛物面天线的反射面将电磁波辐射至馈源。

天线装置还包括与馈源相连接的收发信机，利用馈电线在二者之间传送电信号。该馈电线可以是同轴电缆或波导。对于高频的射频信号，由于集肤效率，采用中空的波导传输信号的损耗小于同轴电缆，因此波导对高频电信号的传输效率高且功率容量大。

在天线装置中，波导结构不仅可以作为馈电线，而且可以用于构成天线本身。例如，平行板波导天线采用平行板传输电磁波以及金属片作为辐射元件，连续横向枝节(CTS)天线采用平行板波导传输电磁波，以及在平行板上开横向缝以及在横向缝上附加枝节以实现辐射。基于平行板波导的天线采用的馈电方式为TEM模。

根据平行板波导的特性，为了在平行板波导中维持准TEM波的传输，波导宽度得远远大于波导的高度，使得边缘场的变化与宽度延伸的方向一致。该宽度要求导致波导的尺寸增加，因此不利于天线装置的小型化，在使用安装上也造成不便。

在现有的技术中，大多采用边壁开路、四分之一波长的短路棒或者四分之一波长的扼流槽来满足边缘场的要求，以减小平行板波导的宽度。然而，在平行板波导边壁上的电磁波反射相位还是为180度，对平行板波导中传输的电磁场产生干扰，难以在边缘附近维持TEM波的传输。

实用新型内容

有鉴于些，本实用新型的目的是提供一种波导结构及其天线装置，其中采用高阻超材料结构实现传输电磁波和反射电磁波的同相叠加，实现装置准TEM波的传输，以提高传输效率。

根据本实用新型的一方面，提供一种波导结构，其特征在于，包括：第一介质基板，具有相对的第一表面和第二表面、以及相对的第一侧壁和第二侧壁；第一金属层和第二金属层，分别位于所述第一表面和所述第二表面上；以及第一超材料结构和第二超材料结构，分别位于所述第一侧壁和所述第二侧壁上，其中，所述第一超材料结构和所述第二超材料结构在工作频率下的电磁波反射相位小于等于90度。

优选地，所述第一超材料结构和所述第二超材料结构在工作频率下的电磁波反射相位为-10度至10度。

优选的，所述所述第一超材料结构和所述第二超材料结构在工作频率下的电磁波反射相位为0度。

优选地，所述第一超材料结构和所述第二超材料结构分别包括：第二介质基板，具有相对的第三表面和第四表面；反射板，位于所述第三表面上；多个贴片，位于所述第四表面上，按行列排列且彼此隔开，从而形成贴片阵列；以及多个导电柱，穿过所述第二介质基板，分别将所述多个贴片连接至所述反射板，其中，所述多个贴片形成所述第一超材料结构和所述第二超材料结构的高阻表面，用于反射电磁波。

优选地，所述第一超材料结构的高阻表面与所述第一介质基板的第一表面邻接，所述第二超材料结构的高阻表面与所述第一介质基板的第二表面邻接。

优选地，所述多个导电柱还穿过所述多个贴片和所述反射板中的至少一个。

优选地，根据所述波导结构的工作频率设置所述多个贴片的形状、尺寸和/或间距，从而获得预定的电磁波反射相位。

优选地，所述多个贴片的形状为梅花形，包括一体设置的中心片和四个瓣片。

优选地，在每个贴片中，所述四个瓣片分成各自两片的两组，第一组瓣片相对于第一轴形成轴对称图案，第二组瓣片相对于第二轴形成轴对称图案，第一轴和第二轴彼此垂直。

优选地，所述中心片为矩形，所述瓣片为半圆形。

优选地，所述第一超材料结构采用粘接剂贴在所述第一介质基板的第一侧壁上，所述第二超材料结构采用粘接剂贴在所述第一介质基板的第二侧壁上。

根据本实用新型的另一方面，提供一种天线装置，其特征在于，包括：上述的波导结构，所述波导结构用于传输电磁波；以及辐射元件，与所述波导结构相连接，用于辐射电磁波。

优选地，所述辐射元件为所述波导结构中的所述第一金属层的至少一部分。

优选地，所述波导结构中的所述第一金属层开横向缝以及在横向缝上附加枝节作为所述辐射元件。