[发明专利]单波束局域诱导表面等离激元侧射漏波天线

说明书

单波束局域诱导表面等离激元侧射漏波天线包括介质基板(1)、表面等离激元辐射条带(2)、共面波导到辐射条带过渡(3)和贴片(4)；沿着表面等离激元辐射条带(2)的中心线，以等间距的方式排列着多个矩形的内槽(20)；表面等离激元辐射条带(2)的宽度周期性改变，宽度变化的长度周期大于相邻内槽(20)中心间距；在表面等离激元辐射条带(2)一侧，等距排列着多个贴片(4)；贴片(4)是由外曲边(40)和内曲边(41)组成的曲边两边形，内曲边(41)的曲率和与之相邻的表面等离激元辐射条带(2)的边缘(21)曲率一样。天线是单层结构，工艺容差大，实现了单波束侧向辐射，有效提高了天线增益和效率。

技术领域

本发明涉及一种漏波天线，尤其是一种单波束局域诱导表面等离激元侧射漏波天线。

背景技术

人工表面等离激元是在微波段或太赫兹波段等较低频频段内、在特定周期结构表面激励起的一种特殊的电磁波模式。该模式具有高的横向束缚能力、短工作波长、低损耗、便于共型传输等特性，因而受到了广泛的关注。随着对人工表面等离激元研究的逐步深入，涌现出一系列基于人工表面等离激元设计的新型传输线及功能器件。

传统基于SPP的漏波天线由于SPP的单层结构，不存在反射板，所设计出的天线多是对称的双波束天线，而且波束方向不是沿着介质基板平面与漏波传输方向垂直的侧向，而是朝着介质基板的法向偏向漏波传输方向一边或者偏向漏波传输的相反方向的一边。但在很多应用场景，只需要单个波束辐射方向，双波束带来的能量分散会导致天线增益的降低。而通过在SPP底面增加反射板的方法则会抵消SPP的单层优势。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种单波束局域诱导表面等离激元侧射漏波天线，可以实现单波束侧向辐射，从而增加天线的增益；其次保留了SPP单层金属的优点。

技术方案：本发明的一种单波束局域诱导表面等离激元侧射漏波天线包括介质基板、设置在介质基板上的表面等离激元辐射条带、两个共面波导到辐射条带过渡和多个金属的贴片；介质基板的顶面有金属层，表面等离激元辐射条带、共面波导到辐射条带过渡和贴片都在介质基板的顶面；表面等离激元辐射条带位于两个共面波导到辐射条带过渡之间，其两端分别与两个共面波导到辐射条带过渡相连；共面波导到辐射条带过渡的一端是天线的端口，共面波导到辐射条带过渡的另一端是表面等离激元辐射条带；沿着表面等离激元辐射条带的中心线，以等间距的方式排列着多个矩形的内槽；沿着表面等离激元辐射条带的方向，表面等离激元辐射条带的宽度周期性的改变，宽度变化的长度周期大于相邻内槽中心的间距；在表面等离激元辐射条带的同一侧，等距离排列着多个贴片；共面波导到辐射条带过渡的导带与表面等离激元辐射条带相连，导带两侧的金属地朝着表面等离激元辐射条带的方向，逐渐张开呈喇叭形并远离导带；导带靠近表面等离激元辐射条带的部分，沿着导带的中心线等距排列着大小不同的数个过渡内槽，相邻过渡内槽中心的间距与相邻内槽中心的间距一样；内槽和过渡内槽没有导电金属；表面等离激元辐射条带的宽度变化的每个周期内，都有一个贴片；贴片的形状是由外曲边和内曲边组成的曲边两边形，内曲边靠近表面等离激元辐射条带，内曲边的曲率和与之相邻的表面等离激元辐射条带的边缘曲率一样；调节贴片与等离激元辐射条带之间的缝隙大小，可以调节贴片与表面等离激元辐射条带的耦合强弱，调节天线的匹配和辐射特性，使得天线只有一个朝向贴片的侧向主波束。

贴片的外曲边的形状是圆周的一部分，其圆心在内曲边两个端点连线的垂直平分线上；外曲边长度与内曲边长度的比值在与的闭区间，调节贴片的大小可以调节天线的工作频带。

调节等离激元辐射条带的宽度变化的长度周期，可以微调天线的电长度，调节天线的波束指向和波束宽度特性。

调节相邻内槽中心的间距，可以改变天线的电长度，调节天线的波束指向和波束宽度等特性；调节相邻内槽的大小，可以微调天线的电长度，调节天线的波束指向和波束宽度等特性。