基于复合左右手超材料结构的频率扫描漏波天线制造技术

本发明专利技术公开了一种复合左右手超材料结构频率扫描漏波天线，本发明专利技术由介质基板、顶部金属面板、底部金属面板及金属管构成；本发明专利技术采用复合左右手超材料单元结构，基于复合左右手超材料设计原理，在顶部金属面板设置开槽、顶部与底部金属面板通过金属管连接，作为辐射单元。由于顶部金属面板的开槽和顶部与底部金属面板之间的金属管能构成“左手性材料”，而顶部金属面板和底部金属面板能构成“右手性材料”，因此能产生从负方向到正方形扫描的波束；底部金属面板为一块金属接地板。通过调整顶部开槽和金属管的大小，能够克服漏波天线的禁带效应，与传统频率扫描天线相比，本发明专利技术具有结构简单、带宽窄、扫描角度大等特点。

【技术实现步骤摘要】
基于复合左右手超材料结构的频率扫描漏波天线
本专利技术涉及微波、无线通信与测试仿真
，具体是一种基于复合左右手超材料的频率扫描漏波天线。
技术介绍
漏波天线是一种电磁波在波导中行进的同时，辐射一部分电磁波能量的行波天线结构；其具有结构简单，频率扫描，成本低，方向性优异等特点；在雷达，航空航天等领域得到了非常广泛的应用。实现漏波天线的技术可以概括地分为以下四类：均匀、准均匀、周期、和复合左右手超材料漏波天线。传统的漏波天线大都为周期性波导开槽的漏波天线，其原理是激发高次谐波进行辐射，但该类漏波天线存在扫描角度窄，带宽大，具有禁带效应，无法实现垂直扫描等问题，因此设计扫描角度大，窄带宽，克服禁带效应等仍然是漏波天线的研究重点。提高漏波天线波束扫描范围最直接的方法是增大扫描频率范围，但这样会带来相对带宽的增加，占用过多的频谱资源。此外，传统的漏波天线通常需要设计较为复杂的结构来克服禁带效应，但这样会带来设计困难，结构复杂，加工难度大，成本增加等问题。应用复合左右手超材料技术，不但能够使漏波天线结构简单，而且能够克服禁带效应和无法垂直扫描等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于复合左右手超材料的频率扫描漏波天线，本专利技术由介质基板、顶部金属面板、底部金属面板及金属管构成；本专利技术基于复合左右手超材料基本原理，在顶部金属面板设置槽缝和从顶部金属面板起垂直贯穿介质基板并止于底部金属面板的金属管构成“左手性超材料”，顶部金属板、介质基板、底部金属板结构构成传统“右手性材料”，使得整个结构符合复合左右手超材料特性；底部金属面板为金属接地板；本专利技术采用复合左右手超材料结构，不仅能抑制禁带效应，而且还能有效地分别调控扫描角度与带宽，相比传统的漏波天线，具有结构简单，扫描角度大，带宽窄等特点。实现本专利技术目的的具体技术方案是：一种基于复合左右手超材料结构的频率扫描漏波天线，其特征在于，它包括介质基板、顶部金属面板、底部金属面板及金属管；所述介质基板、顶部金属面板及底部金属面板设于同一直角坐标系内；所述介质基板为长方形的罗杰斯板RogersRO4003C，过板面的中心O设有直角坐标系，沿板面长度方向设有X轴，沿板面宽度方向设有Y轴，板面由直角坐标分为四个象限；所述顶部金属面板为长方形，其长度与介质基板的长度相等，宽度为介质基板宽度的三分之一；顶部金属面板贴合在介质基板的正面与介质基板上直角坐标系的四个象限重合，且顶部金属面板沿X轴方向的对称轴位于介质基板的X轴上；所述底部金属面板为长方形，其长度及宽度均与介质基板相等；底部金属面板贴合在介质基板的背面与介质基板上直角坐标系的四个象限重合；所述介质基板、顶部金属面板及底部金属面板沿Y轴的两侧且平行X轴对称设有两排圆孔，所述介质基板、顶部金属面板及底部金属面板上的圆孔分别一一对应；所述金属管为数件，金属管穿过介质基板的圆孔，金属管的两端分别与顶部金属面板的圆孔及底部金属面板的圆孔连接。所述顶部金属面板呈周期性结构；沿X轴周期性地开出平行Y轴的长槽缝，两个长槽缝之间的区域(含长槽缝)构成一个辐射单元；顶部金属面板沿X轴的两端对称裁剪出矩形的微带馈线及阻抗匹配微带线；所述顶部金属面板在每个辐射单元中心有十字槽缝，十字槽缝沿X轴和Y轴的两端均与中心金属贴片齐平；中心金属贴片沿X轴两侧开有缝隙槽，沿Y轴两侧也开有缝隙槽；所述底部金属面板为接地金属板；所述顶部金属面板由长槽缝分隔的辐射单元周期性重复构成；辐射单元由“长槽缝-开槽金属贴片-长槽缝”结构构成。所述顶部金属面板中的辐射单元的中心开槽缝可以看成汉字“田”的变体；关于X轴对称。所述微带馈线与阻抗匹配微带馈线位于长度方向的两端，且阻抗匹配微带馈线沿X轴方向延伸穿过辐射单元一侧的长槽缝与辐射单元的金属贴片接触，从而对漏波天线进行馈电；关于Y轴对称。本专利技术的有益效果是，本专利技术通过在金属面板上刻蚀槽缝和添加金属管构成复合左右手超材料结构漏波天线。通过这种复合左右手超材料结构抑制了禁带效应，实现了从负方向到正方向的波束连续扫描，扫描率优于传统波束扫描漏波天线。此外，本专利技术中天线的辐射单元为周期性排列，通过一定程度减少辐射单元数目，可以实现天线的小型化。本专利技术实现了结构简单，加工成本低，馈电方式简单，窄带宽，大范围扫描的漏波天线。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术顶部金属面板的局部放大结构示意图；图3为本专利技术介质基板的结构示意图；图4为本专利技术底部金属面板的结构示意图；图5为本专利技术实施例中天线所辐射波束的方向示意图。具体实施方式参阅图1，本专利技术它包括介质基板1、顶部金属面板2、底部金属面板3及金属管4；所述介质基板1、顶部金属面板2及底部金属面板3设于同一直角坐标系内。参阅图1、图3，所述介质基板1为长方形的罗杰斯板RogersRO4003C，过板面的中心O设有直角坐标系，沿板面长度方向设有X轴，沿板面宽度方向设有Y轴，板面由直角坐标分为四个象限。参阅图1、图2，所述顶部金属面板2为长方形，其长度与介质基板1的长度相等，宽度为介质基板1宽度的三分之一；顶部金属面板2贴合在介质基板1的正面与介质基板1上直角坐标系的四个象限重合，且顶部金属面板2沿X轴方向的对称轴位于介质基板1的X轴上。参阅图1、图4，所述底部金属面板3为长方形，其长度及宽度均与介质基板1相等；底部金属面板3贴合在介质基板1的背面与介质基板1上直角坐标系的四个象限重合。参阅图1～图4，所述介质基板1、顶部金属面板2及底部金属面板3沿Y轴的两侧且平行X轴对称设有两排圆孔，所述介质基板1、顶部金属面板2及底部金属面板3上的圆孔分别一一对应；所述金属管4为数件，金属管4穿过介质基板1的圆孔，金属管4的两端分别与顶部金属面板2的圆孔及底部金属面板3的圆孔连接。参阅图1、图2，所述顶部金属面板2呈周期性结构；沿X轴周期性地开出平行Y轴的长槽缝231，两个长槽缝之间的区域(含长槽缝231)构成一个辐射单元23(图2中虚线框区域)；顶部金属面板2沿X轴的两端对称裁剪出矩形的微带馈线21及阻抗匹配微带线22；所述顶部金属面板2在每个辐射单元23中心有十字槽缝232，十字槽缝232沿X轴和Y轴的两端均与中心金属贴片24齐平；中心金属贴片24沿X轴两侧开有缝隙槽，沿Y轴两侧也开有缝隙槽；参阅图1、图4，所述底部金属面板3为金属接地板；参阅图1、图2，所述顶部金属面板2由长槽缝分隔的辐射单元23周期性重复构成；辐射单元23由“长槽缝-开槽金属贴片-长槽缝”结构构成。参阅图1、图2，所述顶部金属面板2中的辐射单元23的中心开槽缝可以看成汉字“田”的变体；关于X轴对称。参阅图1、图2，所述微带馈线21与阻抗匹配微带馈线22位于漏波天线两端，且阻抗匹配微带馈线22沿X轴方向延伸穿过辐射单元23一侧的长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于复合左右手超材料结构的频率扫描漏波天线，其特征在于，它包括介质基板(1)、顶部金属面板(2)、底部金属面板(3)及金属管(4)；/n所述介质基板(1)、顶部金属面板(2)及底部金属面板(3)设于同一直角坐标系内；/n所述介质基板(1)为长方形的罗杰斯板Rogers RO4003C，过板面的中心O设有直角坐标系，沿板面长度方向设有X轴，沿板面宽度方向设有Y轴，板面由直角坐标分为四个象限；/n所述顶部金属面板(2)为长方形，其长度与介质基板(1)的长度相等，宽度为介质基板(1)宽度的三分之一；顶部金属面板(2)贴合在介质基板(1)的正面与介质基板(1)上直角坐标系的四个象限重合，且顶部金属面板(2)沿X轴方向的对称轴位于介质基板(1)的X轴上；/n所述底部金属面板(3)为长方形，其长度及宽度均与介质基板(1)相等；底部金属面板(3)贴合在介质基板(1)的背面与介质基板(1)上直角坐标系的四个象限重合；/n所述介质基板(1)、顶部金属面板(2)及底部金属面板(3)沿Y轴的两侧且平行X轴对称设有两排圆孔，所述介质基板(1)、顶部金属面板(2)及底部金属面板(3)上的圆孔分别一一对应；/n所述金属管(4)为数件，金属管(4)穿过介质基板(1)的圆孔，金属管(4)的两端分别与顶部金属面板(2)的圆孔及底部金属面板(3)的圆孔连接；/n所述顶部金属面板(2)呈周期性结构；沿X轴周期性地开出平行Y轴的长槽缝(231)，两个长槽缝之间、含长槽缝的区域构成一个辐射单元(23)；顶部金属面板(2)沿X轴的两端对称裁剪出矩形的微带馈线(21)及阻抗匹配微带线(22)；/n所述顶部金属面板(2)在每个辐射单元(23)中心有十字槽缝(232)，十字槽缝(232)沿X轴和Y轴的两端均与中心金属贴片(24)齐平；中心金属贴片(24)沿X轴两侧开有缝隙槽，沿Y轴两侧也开有缝隙槽；/n所述底部金属面板(3)为金属接地板。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于复合左右手超材料结构的频率扫描漏波天线，其特征在于，它包括介质基板(1)、顶部金属面板(2)、底部金属面板(3)及金属管(4)；
所述介质基板(1)、顶部金属面板(2)及底部金属面板(3)设于同一直角坐标系内；
所述介质基板(1)为长方形的罗杰斯板RogersRO4003C，过板面的中心O设有直角坐标系，沿板面长度方向设有X轴，沿板面宽度方向设有Y轴，板面由直角坐标分为四个象限；
所述顶部金属面板(2)为长方形，其长度与介质基板(1)的长度相等，宽度为介质基板(1)宽度的三分之一；顶部金属面板(2)贴合在介质基板(1)的正面与介质基板(1)上直角坐标系的四个象限重合，且顶部金属面板(2)沿X轴方向的对称轴位于介质基板(1)的X轴上；
所述底部金属面板(3)为长方形，其长度及宽度均与介质基板(1)相等；底部金属面板(3)贴合在介质基板(1)的背面与介质基板(1)上直角坐标系的四个象限重合；
所述介质基板(1)、顶部金属面板(2)及底部金属面板(3)沿Y轴的两侧且平行X轴对称设有两排圆孔，所述介质基板(1)、顶部金属面板(2)及底部金属面板(3)上的圆孔分别一一对应；
所述金属管(4)为数件，金属管(4)穿过介质基板(1)的圆孔，金属管(4)的两端分别与顶部金属面板(2)的圆孔及底部金属面板(3)的圆孔连接；
所述顶部金属面板(2)呈周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旺辉，翟国华，彭臻，高建军，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31