[发明专利]一种二维宽角扫描阵列天线

说明书

本发明公开了一种二维宽角扫描阵列天线。其中，该天线包括：从下向上依次设置的地板、第一层介质板、AMC结构、第二层介质板、第三层介质板、设置在所述第三层介质板上方的电偶极子，以及设置在所述第三层介质板下方和所述地板之间的磁偶极子；所述电偶极子和所述磁偶极子用于分别产生同相的电流和磁流；所述AMC结构的电面呈现PEC结构，所述AMC结构的磁面呈现AMC结构，以实现天线阵列沿着X轴和Y轴的二维宽角扫描，同时，本实施例中的天线的设计工艺简单、成本较低、结构稳定、加工技术成熟，良品率高，适合大规模量产。

技术领域

本发明实施例涉及无线通信技术，尤其涉及一种二维宽角扫描阵列天线。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，相控阵天线以其灵活的波束扫描能力、高跟踪精度、适应载体高速机动能力等显著特点，近年来在卫星通讯、雷达、天文气象、空中交通、地球探测、空间探索、遥感测绘、5G通讯系统等领域得到了广泛的应用。然而相控阵天线有个严重的缺点，即天线的波束扫描范围有限、增益高。

为了进一步扩大光束扫描的覆盖范围，研究者们进行了许多相关的工作，以打破有限的扫描角度瓶颈。

首先我们知道阵列天线如果有较宽的扫描角度应具备两个方面：一是单元间距尽可能近，二是单元要有较宽的波束。在这个基础上研究者们做了大量的工作使得相控阵天线的扫描能力可以在电面(E面)和磁面(H面)分别实现较大的扫描范围，但是依然只能在一维层面上实现较宽的扫描角度，并且现阶段天线阵列设计复杂，在实际应用中并不能满足大多数应用。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明创造性地设计了一种电流和磁流同相加载，并采用特殊AMC结构的阵列天线，以实现阵列天线的二维宽角扫描。

本发明实施例提供的一种二维宽角扫描阵列天线，包括：

从下向上依次设置的地板、第一层介质板、AMC结构、第二层介质板、第三层介质板、设置在所述第三层介质板上方的电偶极子，以及设置在所述第三层介质板下方和所述地板之间的磁偶极子；

所述电偶极子和所述磁偶极子分别用于产生电流和磁流，所述电流和磁流同相；所述AMC结构在电面呈现PEC结构，所述AMC结构在磁面呈现AMC结构，以实现天线阵列的二维宽角扫描。

可选的，所述电偶极子为设置在所述第三层介质板上方的顶层贴片。

可选的，所述磁偶极子包括设置在所述第二层介质板上的两个底层贴片、分别与所述两个底层贴片相连的铜柱，以及与其中一个底层贴片相连的馈电结构，所述两个底层贴片之间设置有一定的缝隙。

可选的，根据镜像原理，所述电偶极子加载AMC结构在磁面呈现一维宽角扫描；所述磁偶极子加载PEC结构在电面呈现一维宽角扫描。

可选的，所述宽角扫描的角度为±75°。

本发明设计的阵列天线电流和磁流同相，采用的AMC结构在E面和H面呈现不同的结构性质，使得天线阵列可以在沿着X轴和Y轴方向实现宽角扫描；同时，天线的设计工艺简单、成本较低、结构稳定、加工技术成熟，良品率高，适合大规模量产。

附图说明

图1为本发明提供的一种二维宽角扫描阵列天线的侧剖面示意图；

图2为本发明提供的一种二维宽角扫描阵列天线分层结构示意图；

图3为本发明提供的一种二维宽角扫描阵列天线单元的俯视图；

图4为本发明提供的一种二维宽角扫描阵列天线加载AMC结构的俯视图；

图5a为本发明提供的AMC结构示意图；

图5b为本发明提供的AMC反射相位图；

图6为本发明提供的一种二维宽角扫描阵列天线沿Y轴的组阵俯视图；