[实用新型]超材料宽频阵列天线

说明书

本实用新型涉及天线技术领域，公开了一种超材料宽频阵列天线，其包括：导电地板；安装于导电地板上含馈电结构的馈电层；位于馈电层上方具有耦合腔体的耦合层；位于耦合层上方的超材料结构层；以及位于超材料结构层上方的天线阵列单元层，其中，天线阵列单元层、超材料结构层、耦合层和馈电层依次层叠形成层状结构，天线阵列单元层包括第一介质板和形成于第一介质板上呈阵列布置的多个辐射贴片，超材料结构层包括第二介质板和形成于第二介质板上呈阵列布置且与辐射贴片上下对应的多个网状超材料结构单元。本实用新型可提高天线辐射效率，能实现宽角扫描的阻抗匹配，并达到低剖面和性能要求，能够采用印刷电路技术进行批量生产。

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，具体涉及一种超材料宽频阵列天线。

背景技术

随着现代化无线通信系统的日益发展，图像、音频，视频等大量信息的传输使通讯信息量日益增大，现代社会全面进入了信息时代。这对天线的带宽，增益，定向性等各个方面的性能提出了进一步的要求，从而单独采用单个独立的天线无法满足高增益等方面的需求。天线阵列因为具有高增益、相位扫描、方向图赋形等优势，因此得到广泛的应用。

近年来，为了满足阵列天线带宽的需求，超宽带天线阵得到了长足的发展，并提出并设计了各式各样特点不同的超宽带天线阵。但随着研究的不断深入，阵列间的耦合给阵列天线的辐射性能带来不好的影响。由于天线阵列的阵元往往排布紧密，相邻单元间会产生强烈的耦合，使得阵列单元的场分布与单个超宽带天线不同，进而影响整个阵列的辐射性能。传统的超宽带天线阵为了保持阵列的辐射性能，往往采用一些方法抑制单元间的耦合，例如在单元间加入金属隔板，或者加入吸波材料等等。除了物理上的隔离外，也有选择补偿的方式来抑制耦合，即在馈电前将信号乘以一个逆耦合因子，以消除互耦的影响。但是这些方法往往会带来一定负面影响，例如增益下降，方向图畸变，增加设计难度等等。

除了上述耦合问题外，现有技术中超宽带天线阵的体积问题还存在缺陷，例如传统Vivaldi天线阵、脊型渐变开槽天线阵为了实现阻抗的渐变，往往需要较长的长度；而传统的平面螺旋天线，为了实现超宽带特性，需要较大的半径。可见传统的超宽带天线阵由于其体积，难以实现小型化、易共形等要求。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种超材料宽频阵列天线，可以提高天线辐射效率，和实现宽角扫描的阻抗匹配，以及达到低剖面和性能要求，同时方便采用印刷电路技术进行批量生产。

根据本实用新型提供的一种超材料宽频阵列天线，其包括：

导电地板；

安装于导电地板上含馈电结构的馈电层；

位于馈电层上方具有耦合腔体的耦合层；

位于耦合层上方的超材料结构层；以及

位于超材料结构层上方的天线阵列单元层，

其中，天线阵列单元层、超材料结构层、耦合层和馈电层依次层叠形成层状结构，

天线阵列单元层包括第一介质板和形成于第一介质板上呈阵列布置的多个辐射贴片，超材料结构层包括第二介质板和形成于第二介质板上呈阵列布置且与该辐射贴片上下对应的多个网状超材料结构单元。

优选地，前述耦合层包括第三介质板和形成于第三介质板上呈阵列布置且与前述辐射贴片上下对应的多个前述耦合腔体，

前述馈电层包括第四介质板和形成于第四介质板上呈阵列布置的前述馈电结构，该馈电层采用T型等幅同向功分器通过孔径与上层的耦合层耦合，在前述耦合层的耦合口上方设置前述耦合腔体，并形成一分四功分器。

优选地，前述辐射贴片为正多边形或圆形辐射贴片，每2*2的4个辐射贴片形成一个天线阵列单元。

优选地，超材料结构层的每个网状超材料结构单元均对应一个天线阵列单元。