[发明专利]一种宽带倾斜波束介质贴片天线

说明书

本发明公开了一种宽带倾斜波束介质贴片天线，包括依次层叠设置的顶层矩形介质贴片、第一层介质基板、中间层金属结构、第二层介质基板、底层金属结构。顶层矩形介质贴片的水平中线上设有一排金属过孔，金属过孔贯穿连接顶层矩形介质和中间层金属结构。底层金属结构是微带线，作为天线的馈线。中间层金属结构上设有沿水平方向的条形槽，并位于经过顶层矩形介质贴片的水平中线的垂直面的一侧，条形槽的中心线与微带线对齐，形成非对称耦合馈电方式。本发明利用中心加载金属过孔的单介质贴片产生三个工作模式，并结合非对称槽耦合馈电，获得宽带的倾斜波束介质贴片频扫天线。

技术领域

本发明涉及各种微波通信领域，尤其涉及一种宽带倾斜波束介质贴片天线。

背景技术

介质贴片天线相比于金属贴片天线具有导体损耗小、设计灵活等特点，常被用于高效率高频通信。按照介质贴片天线的辐射特性划分可以分为两类：一类是在工作频率范围内实现稳定的辐射方向图例如边射型、端射型；另一类是在工作频率范围内随频率变化而调整波束倾斜角的倾斜波束介质贴片天线。此类倾斜波束介质贴片天线有利于在单天线单元工作条件下实现天线的频扫特性，并保持介质贴片天线的优点。

目前单介质贴片天线主要实现非倾斜的边射型辐射，且带宽相对较窄。在多个介质贴片谐振器单列排列的情况下，如果只激励其中一个贴片谐振器也有可能实现倾斜波束型辐射，但是相对于单个介质贴片实现的倾斜波束天线而言存在结构复杂等工程应用问题。另外，采用非对称式天线结构，在一定程度上也能实现波束倾斜，但是存在工作带宽窄、无法频扫、结构复杂等问题。因此，有必要提出结构简单的、利用单介质贴片实现宽频带工作的倾斜波束频扫天线。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种结构简单的宽带倾斜波束介质贴片天线，具有宽频匹配、波束倾斜及频扫特性。

技术方案：一种宽带倾斜波束介质贴片天线，包括依次层叠设置的顶层矩形介质贴片、第一层介质基板、中间层金属结构、第二层介质基板、底层金属结构；其中，所述顶层矩形介质贴片为天线的辐射体，所述中间层金属结构为天线的金属大地；所述顶层矩形介质贴片的水平中线上设有一排金属过孔，所述金属过孔贯穿连接所述顶层矩形介质和中间层金属结构；所述底层金属结构是微带线，作为天线的馈线；所述中间层金属结构上设有沿水平方向的条形槽，并位于经过所述顶层矩形介质贴片的水平中线线的垂直面的一侧，所述条形槽的中心线与所述微带线对齐，形成非对称耦合馈电方式。

有益效果：1、对中心加载金属过孔的顶层矩形介质贴片进行槽耦合馈电，产生三个工作模式，使得该天线整体具有三个工作模式，分别为一个偶模和两个奇模。由于这三个模式的存在，天线的匹配带宽得到了明显的提升。

2、非对称槽耦合馈电方式使得两个奇模方向图产生一定偏转，且偶模式自身具有倾斜辐射特性，因而在天线工作频带内具有波束倾斜扫描特性。

附图说明

图1为天线结构的剖面图；

图2为天线结构的顶层结构图；

图3为天线结构的中间层金属结构图；

图4为天线结构的底层金属结构图；

图5为天线的仿真阻抗匹配和增益曲线；

图6为天线的E面仿真辐射方向图；其中，图(a)为11GHz处的E面辐射方向图，图(b)为14GHz处的E面辐射方向图，图(c)为17GHz处的E面辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种宽带倾斜波束介质贴片天线，包括依次层叠设置的顶层矩形介质贴片1、第一层介质基板2、中间层金属结构3、第二层介质基板4、底层金属结构6。其中，顶层矩形介质贴片1为天线的辐射体，中间层金属结构3为天线的金属大地。