一种具有零点扫描功能的漏波天线

1.本发明涉及通讯装置技术领域，更具体的，涉及一种具有零点扫描功能的漏波天线。


背景技术：

2.无论是在现代的通信系统中，还是在雷达领域，其需要天线能扫描的应用场景越来越多。相比于相控阵需要复杂的馈电网络实现波束扫描，漏波天线利用频率的改变进行波束扫描。但漏波天线具有结构简单、成本低的优点。因此具有单波束扫描的漏波天线已被广泛研究。在单脉冲雷达等跟踪系统中，单波束扫描中波束宽度的影响会导致对目标角度的确定出现误差，通常会引入零点扫描功能来实现对目标角度的更精确估计。其中一种解决方案是相控阵，改变相控阵的馈源激励，如泰勒综合、贝利斯综合等方法，从而形成和差波束方向图，但需要复杂的馈电网络。因此，利用漏波天线实现零点扫描功能具有潜在的应用和巨大的价值。同时，在通信系统中，通常利用零点天线来抑制来自某一个方向的干扰，从而提高通信质量。
3.现有技术公开有一种基片集成波导漏波天线，包括介质基板以及设于介质基板上的上金属层，所述上金属层上设有缝隙调制单元，所述上金属层的两侧分别设有一排平面开路短截线，实现了波导漏波天线上无需设置金属化孔，有效地降低了加工难度，利于降低基片集成波导漏波天线的制造成本；仿真难度低，利于节约时间；基片集成波导漏波天线厚度小，实现了薄化；并且平面化结构利于系统集成。然而现有技术并不具有零点扫描功能，也不能实现抑制干扰的功能。因此，如何发明一种具有零点扫描功能的漏波天线，能够相对简单地实现零点扫描功能和抑制干扰功能，是本技术领域亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明为了解决现有技术天线不能低成本地实现零点扫描功能和抑制干扰功能的问题，提供了一种具有零点扫描功能的漏波天线，其具有成本低廉，简单高效的特点。
5.为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：
6.一种具有零点扫描功能的漏波天线，包括第一短截线单元组、第二短截线单元组、传输线、介质板、金属地板；所述的介质板安装在金属底板上，所述的传输线固定安装在所述的介质板上，所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组分别安装在所述的传输线两侧，并且所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组的长度不同。
7.优选的，所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组均为开路短截线单元。
8.进一步的，所述的第一短截线单元组包括若干个第一短截线单元，第二短截线单元组包括数量与第一短截线单元相同的第二短截线单元。
9.更进一步的，若干个所述的第一短截线单元周期性排列，其周期距离为p1。
10.更进一步的，若干个所述的第二短截线单元周期性排列，其周期距离为p2。
11.更进一步的，所述的周期距离p1大于周期距离p2。
12.更进一步的，所述的第一短截线单元的数量和第二短截线单元的数量均为 20个。
13.更进一步的，所述的传输线一端连有馈电探针；所述的馈电探针位于所述的介质板的中轴线上。
14.更进一步的，所述的传输线另一端还连有阻抗负载。
15.更进一步的，所述的抗负载的电阻为50ω。
16.本发明的有益效果如下：
17.在天线的介质板上安装有传输线，通过在传输线的两端引入了不同长度的第一短截线单元组和第二短截线单元组，使其能够同时向空间中同时辐射出两个不同角度的波束，从而产生零点。这种结构不仅能够提供了充足的工作带宽和增益，在工作带宽内实现了深的零点深度和广的零点扫描范围，同时，两个波束能够维持相对稳定。由此，解决现有技术天线不能低成本地实现零点扫描功能和抑制干扰功能的问题，具有成本低廉，简单高效的特点。
附图说明
18.图1为本发明的结构透视图。
19.图2为本发明的俯视图。
20.图3为图2中a部分的放大图。
21.图4为本发明的侧视图。
22.图5为本发明的反射系数和传输系数图。
23.图6为本发明的增益图。
24.图7是本发明的零点深度图。
25.图8是本发明的辐射方向图。
26.其中，1-传输线、2-介质板、3-第一短截线单元、4-第一短截线单元。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。
28.实施例1
29.如图1、2、4所示，一种具有零点扫描功能的漏波天线，包括第一短截线单元组、第二短截线单元组、金属微带传输线1、介质板2、金属地板；在一个具体的实施例中，所述的金属微带传输线1的长度为200mm，宽度为0.9mm，所述的介质板2的长度大于所述的金属微带传输线1，所述的介质板2安装在金属底板上，所述的金属微带传输线1固定安装在所述的介质板2上，所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组分别安装在所述的金属微带传输线1两侧，并且所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组长度不同。
30.实施例2
31.如图1、2、4所示，一种具有零点扫描功能的漏波天线，包括第一短截线单元组、第二短截线单元组、传输线1、介质板2、金属地板；所述的介质板2安装在金属底板上，所述的传输线1固定安装在所述的介质板2上，所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组分别安装在所述的传输线1两侧，并且所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组的长度不同。
32.所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组均为开路短截线单元。
33.所述的第一短截线单元组包括若干个第一短截线单元3，第二短截线单元组包括数量与第一短截线单元3相同的第二短截线单元4。
34.如图3所示，若干个所述的第一短截线单元3周期性排列，其周期距离为 p1。在一个具体的实施例中，p1＝10mm，且每个单元中短截线的长度为5mm，宽度为0.5mm。
35.所述的20个第二短截线单元4为开路短截线单元，若干个所述的第二短截线单元4周期性排列，其周期距离为p2。在一个具体的实施例中，p2＝9mm，且每个单元中短截线的长度为4.5mm，宽度为0.5mm。
36.实施例3
37.如图1、2、4所示，一种具有零点扫描功能的漏波天线，包括第一短截线单元组、第二短截线单元组、传输线1、介质板2、金属地板；所述的介质板2安装在金属底板上，所述的传输线1固定安装在所述的介质板2上，所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组分别安装在所述的传输线1两侧，并且所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组的长度不同。在一个具体实施例中，所述的介质基板的长度为200mm，宽度为20mm，高度为1mm。所述的漏波天线采用印刷电路板技术制作而成；所述的第一短截线单元组、第二短截线单元组、传输线1均为平面结构，且紧贴介质板2。
38.所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组均为开路短截线单元。
39.所述的第一短截线单元组包括若干个第一短截线单元3，第二短截线单元组包括数量与第一短截线单元3相同的第二短截线单元4。
40.如图3所示，若干个所述的第一短截线单元3周期性排列，其周期距离为 p1。
41.若干个所述的第二短截线单元4周期性排列，其周期距离为p2。
42.所述的周期距离p1大于周期距离p2。
43.所述的第一短截线单元3的数量和第二短截线单元4的数量均为20个。
44.所述的传输线1一端连有馈电探针；所述的馈电探针位于所述的介质板2的中轴线上，在一个具体实施例中，所述的第一短截线单元3的与馈电探针设有间隔。
45.所述的传输线1另一端还连有阻抗负载。
46.所述的抗负载的电阻为50ω。
47.实施例4
48.如图1、2、4所示，一种具有零点扫描功能的漏波天线，包括第一短截线单元组、第二短截线单元组、金属微带传输线1、介质板2、金属地板；所述的介质板2安装在金属底板上，所述的金属微带传输线1固定安装在所述的介质板2 上，所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组分别安装在所述的金属微带传输线1两侧，并且所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组的长度不同。所述的漏波天线采用印刷电路板技术制作而成，具有装配难度低，便于生产的特点；所述的第一短截线单元组、第二短截线单元组、金属微带传输线1均为平面结构，且紧贴介质板2。在一个具体实施例中，所述金属微带传输线1的宽度、第一短截线单元组和第二短截线单元组的宽度和长度根据天线的性能和阻抗匹配要求确定，使得本天线工作在相应频段。
49.在一个具体实施例中，所述介质板2为固体电介质，其具有装配难度低，便于生产的特点。
50.所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组均为开路短截线单元。
51.所述的第一短截线单元组包括若干个第一短截线单元3，第二短截线单元组包括数量与第一短截线单元3相同的第二短截线单元4。
52.如图3所示，若干个所述的第一短截线单元3周期性排列，其周期距离为 p1。
53.若干个所述的第二短截线单元4周期性排列，其周期距离为p2。
54.所述的周期距离p1大于周期距离p2。
55.所述的第一短截线单元3的数量和第二短截线单元4的数量均为20个。
56.所述的传输线1一端连有馈电探针；所述的馈电探针位于所述的介质板2的中轴线上，在一个具体实施例中，所述的馈电探针与第一短截线单元组中最接近馈电探针的第一短截线单元的距离，和所述的馈电探针与第二短截线单元组中最接近馈电探针的第二短截线单元的距离不同，即最接近馈电探针的第一短截线单元与最接近馈电探针的第二短截线单元之间设有距离。
57.在一个具体的实施例中，最接近馈电探针的第一短截线单元与最接近馈电探针的第二短截线单元之间距离为3mm。
58.所述的传输线1另一端还连有阻抗负载。
59.所述的抗负载的电阻为50ω。
60.实施例5
61.如图1、2、4所示，一种具有零点扫描功能的漏波天线，包括第一短截线单元组、第二短截线单元组、传输线1、介质板2、金属地板；所述的介质板2安装在金属底板上，所述的传输线1固定安装在所述的介质板2上，所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组分别安装在所述的传输线1两侧，并且所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组的长度不同。
62.所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组均为开路短截线单元。
63.所述的第一短截线单元组包括若干个第一短截线单元3，第二短截线单元组包括数量与第一短截线单元3相同的第二短截线单元4。
64.如图3所示，若干个所述的第一短截线单元3周期性排列，其周期距离为 p1。
65.若干个所述的第二短截线单元4周期性排列，其周期距离为p2。
66.所述的周期距离p1大于周期距离p2。
67.所述的第一短截线单元3的数量和第二短截线单元4的数量均为20个。
68.所述的传输线一端还连有馈电探针，位于所述天线的中轴线上，并且与所述的传输线1一端相连。
69.所述的传输线1另一端还连有阻抗负载。
70.所述的抗负载的电阻为50ω。
71.在本实施例中，天线装配在介电常数为10.2，损耗角正切为0.0025，长度为200mm，宽度为20mm，厚度为1mm的介质板2上。金属微带传输线1为200mm，宽度为0.9mm。两组短截线的宽度为0.5mm。第一短截线单元组的周期为10mm，长度为5mm。第二短截线单元组的周期为9mm，长度为4.5mm。金属接地板长度为200mm，宽度为20mm。
72.实施例6
73.如图1、2、4所示，一种具有零点扫描功能的漏波天线，包括第一短截线单元组、第
二短截线单元组、传输线1、介质板2、金属地板；所述的介质板2安装在金属底板上，所述的传输线1固定安装在所述的介质板2上，所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组分别安装在所述的传输线1两侧，并且所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组的长度不同。
74.所述的第一短截线单元组和第二短截线单元组均为开路短截线单元。
75.所述的第一短截线单元组包括若干个第一短截线单元3，第二短截线单元组包括数量与第一短截线单元3相同的第二短截线单元4。
76.如图3所示，若干个所述的第一短截线单元3周期性排列，其周期距离为 p1。
77.若干个所述的第二短截线单元4周期性排列，其周期距离为p2。
78.所述的周期距离p1大于周期距离p2。
79.所述的第一短截线单元3的数量和第二短截线单元4的数量均为20个。
80.所述的传输线1一端连有馈电探针；所述的馈电探针位于所述的介质板2的中轴线上。
81.所述的传输线1另一端还连有阻抗负载。
82.所述的抗负载的电阻为50ω。
83.如图5所示阻抗带宽(||11|＜|-10db)从8.8ghz到14.2ghz，可见本发明具有抑制干扰的功能。
84.如图6所示两个波束的增益大于9dbi，且保持相对稳定，在大部分的工作带宽中，两个波束增益差小于1db。可以看出该天线具有高增益、且两个波束增益相对稳定的优点。
85.如图7所示，零点深度最优为-44db。在大部分工作带宽内，本发明中的天线的零点深度都低于-25db；并且，如图8所示，本发明在φ＝0
°
的滚动角平面上，11.5ghz频率中，主极化的方向图中形成两个波束以及一个达到-30db 以下的零点。同时，交叉极化的方向图增益小于-20db，由此可见，本发明具有优秀的零点扫描功能。
86.由此，本发明通过在天线的介质板2上安装传输线1，通过在传输线1的两端引入了不同长度的第一短截线单元组和第二短截线单元组，使其能够同时向空间中同时辐射出两个不同角度的波束，从而产生零点。这种结构不仅能够提供了充足的工作带宽和增益，在工作带宽内实现了深的零点深度和广的零点扫描范围，同时，两个波束能够维持相对稳定。由此，解决现有技术天线不能低成本地实现零点扫描功能和抑制干扰功能的问题，具有成本低廉，简单高效的特点。
87.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。