[发明专利]基片集成波导正弦调制漏波天线

说明书

本发明提出的一种基片集成波导正弦调制漏波天线，旨在提供一种馈电简单，利用‑1阶谐波辐射的漏波天线。本发明通过下述技术方案予以实现：天线介质板上表面中央排布有金属辐射贴片阵列，夹装在波导介质板与天线介质板交界面上的上敷铜片，制有对应于金属辐射贴片阵列的矩形缝隙阵列，矩形缝隙阵列从波导耦合电磁能量至上方的金属辐射贴片阵列，实现线极化辐射；在矩形缝隙阵列两侧制有从上至下贯穿波导介质板的线阵金属化屏蔽过孔，同时在线阵金属化屏蔽过孔两端的缩口线阵的内侧，设有贯穿波导介质板的金属耦合探针；通过金属耦合探针和下敷铜片上开设的U形缝隙对基片集成波导进行激励，在物理上实现天线介质板平面上辐射场强值的正弦调制漏波天线。

技术领域

本发明涉及一种可以广泛应用于飞行器表面共形天线、高分辨率雷达和动中通等领域的基于基片集成波导的正弦调制类漏波天线。

背景技术

漏波天线是一种通过在导波结构的纵向方向上产生能量泄漏，从而向空间辐射的天线。最初的漏波天线由开缝矩形波导构成，主要是利用波导内的导行波来激励并在波导外建立起泄漏波，是通过对封闭波导的扰动来实现的。它通过引入某种机制，使能量沿着波导按照人们需要的方式不断地辐射出去，其实质是波导中所传播的电磁波为快波时向空间辐射部分电磁波的现象。在结构上，该天线尺寸沿着传播方向很长，而横截面尺寸跟波长差不多。漏波天线的特点是，导行波在封闭波导内沿着纵向传播时，能量不断泄漏出去，最后到达波导终端的能量几乎可以忽略不计。极大部分情况下，泄露能量相对来说都比较小，这样波导内的场分布跟封闭波导内导行波的场分布非常接近。

选用不同的波导结构可以得到不同种类的漏波天线。按照漏波结构进行分类，一般分为三类，一类是均匀漏波天线，即沿着导波结构天线横截面形状保持不变。均匀漏波天线指的是漏波天线在电磁波传播的方向上，天线结构完全均匀的天线，均匀天线一般只能向前向扫描，原则上讲，扫描工作频率越高，波束就越靠近端射，但实际上它们是不可能真正实现侧射或端射的。一类是纵向周期型漏波天线，即沿着导波结构引入周期的扰动，正是这周期的扰动带来了能量的泄漏。周期型漏波天线在导波结构中引入周期性的缝隙，产生了无数空间谐波，其中一些谐波是快波，将携带能量辐射出去。从理论上来说，纵向周期型漏波天线可以实现前向和向后的辐射。但这种形式的结构会引入无穷多个谐波，其中-1阶谐波往往是辐射模式。周期型漏波天线传播的是慢波，根据Bloch定理，其对应的空间谐波中，满足快波条件的波矢量对应的谐波就会发生辐射。另一类是准均匀漏波天线，准均匀漏波天线的辐射特性与均匀漏波天线类似。由于它引入的漏波结构周期远小于电磁波的波长，因此，对于电磁波来说，天线结构是“均匀”的。一般的准均匀结构漏波天线只能在前向象限扫描。

周期导波结构指的是物理结构或者物理参数随着空间位置变化呈周期性变化的导波结构，导波结构处于泄漏状态，传输波的能量不再被束缚在波导附近，而是一边沿着波导传输一边辐射出去。周期结构中的本征模式由无穷多次空间谐波组成，这些空间谐波分别具有从零到无穷大的相速度。周期导波结构相对于均匀结构来说，周期或者准周期结构往往具有例如带通带阻、漏波等某些特殊的性质，合理利用这些性质，就可以将周期导波结构应用于滤波器、漏波天线等微波器件。表面波是指被束缚在导波结构表面并沿着导波结构传播的电磁波，即在表面的传播方向上是行波形式，在垂直于表面的方向上则呈现指数衰减的衰减常数。表面阻抗是导波平面的固有物理属性，对于周期结构上的表面波传播特性分析也适用于周期阻抗调制漏波天线。周期结构中存在一系列的本征模式，而每一本征模式又包含一系列的空间谐波。周期结构中的波仅在一定的频带内传输，通频带和阻频带交替出现，两两相交的谐波发生耦合形成阻带。传统周期结构漏波天线，主要是其辐射方向受到约束和限制。