本發(fā)明涉及通信，具體地，涉及一種雙端口相模天線及天線陣列，尤其是一種基于人工表面等離激元的風(fēng)車結(jié)構(gòu)的雙端口相模天線及陣列。

背景技術(shù)：

1、隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，對高性能天線的需求日益增加。在諸多天線性能指標(biāo)中，大角度空間掃描能力、寬頻帶覆蓋以及高增益特性是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化通信和探測系統(tǒng)的重要參數(shù)。然而，傳統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)在滿足這些性能要求時(shí)通常面臨物理尺寸、輻射效率和波束穩(wěn)定性之間的權(quán)衡，難以同時(shí)兼顧多項(xiàng)性能指標(biāo)。

2、人工表面等離激元(spoof?surface?plasmon?polaritons,sspps)作為一種新型的電磁波調(diào)控技術(shù)，近年來在天線領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。sspps通過設(shè)計(jì)周期性結(jié)構(gòu)來引導(dǎo)和調(diào)控電磁波的傳播，其優(yōu)異的表面波限制能力和頻率選擇性使其成為優(yōu)化天線性能的理想候選。然而，現(xiàn)有基于sspps的天線設(shè)計(jì)多局限于單一功能的實(shí)現(xiàn)，例如波束方向控制或帶寬擴(kuò)展，對實(shí)現(xiàn)大角度掃描的復(fù)雜設(shè)計(jì)需求仍顯不足。此外，少部分利用sspps結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大角度波束掃描的設(shè)計(jì)也具有剖面高等缺點(diǎn)。

3、公開號為cn110034394b的專利文獻(xiàn)公開了一種多饋電貼片天線及包括多饋電貼片天線的裝置，一種射頻裝置可包括射頻集成電路芯片和安裝在rfic芯片的上表面上的天線模塊，所述天線模塊可包括：第一貼片，與rfic芯片平行并具有被配置為從rfic芯片沿與第一貼片相對的垂直方向發(fā)射輻射的上表面；接地板，與第一貼片平行，并在第一貼片與rfic芯片之間；第一多條饋電線，連接到第一貼片的下表面并被配置為將至少一個第一差分信號從rfic芯片提供給第一貼片。但是該專利文獻(xiàn)仍然存在局限于單一功能的實(shí)現(xiàn)的缺陷。

4、針對上述技術(shù)瓶頸，本發(fā)明設(shè)計(jì)出了一種基于人工表面等離激元的雙端口相模天線，通過改變雙端口間的相位差實(shí)現(xiàn)工作模式的改變進(jìn)而實(shí)現(xiàn)波束掃描，通過折疊sspp金屬傳輸線來降低剖面，通過改變sspp金屬傳輸線的參數(shù)細(xì)節(jié)使豎直和水平兩部分結(jié)構(gòu)的色散曲線不同，使其同時(shí)工作在不同模式，以加大輻射效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種雙端口相模天線及天線陣列。

2、根據(jù)本發(fā)明提供的一種雙端口相模天線，包括：sma接頭、饋電單極子、貼片、介質(zhì)板、地板以及sspp傳輸線；

3、所述介質(zhì)板設(shè)置為兩個，兩個所述介質(zhì)板呈中心對稱設(shè)置在所述地板上；每個所述介質(zhì)板上設(shè)置有所述sspp傳輸線，兩個所述介質(zhì)板上的所述sspp傳輸線呈中心對稱設(shè)置；

4、每個所述介質(zhì)板上設(shè)置有所述饋電單極子和所述貼片，所述貼片位于在所述饋電單極子和所述sspp傳輸線之間；

5、所述sma接頭設(shè)置為兩個，兩個所述sma接頭分別與所述貼片連接。

6、優(yōu)選的，所述介質(zhì)板為折彎結(jié)構(gòu)，所述介質(zhì)板的折彎方向與所述sspp傳輸線所在一側(cè)的方向相反；

7、所述sspp傳輸線為折彎結(jié)構(gòu)，所述sspp傳輸線的折彎方向與所述介質(zhì)板的折彎方向相同；

8、兩個所述介質(zhì)板的折彎方向相反。

9、優(yōu)選的，所述介質(zhì)板包括：連接部和折彎部；

10、所述連接部的一端與所述地板連接，所述連接部的另一端與所述折彎部的一端連接；

11、所述傳輸線分布設(shè)置在所述連接部和所述折彎部上；

12、所述饋電單極子和所述貼片設(shè)置在所述連接部上。

13、優(yōu)選的，所述傳輸線上設(shè)置有三角形輻射貼片；

14、所述三角形輻射貼片位于所述連接部上；

15、所述三角形輻射貼片與所述傳輸線結(jié)合為一體；

16、兩個所述傳輸線上的所述三角形輻射貼片呈中心對稱設(shè)置。

17、優(yōu)選的，所述傳輸線上設(shè)置有拋物線型凹槽；

18、所述拋物線型凹槽位于所述連接部上；

19、兩個所述傳輸線上的所述拋物線型凹槽呈中心對稱設(shè)置；

20、所述sspp傳輸線的能量耦合效率大于設(shè)定閾值。

21、優(yōu)選的，所述傳輸線上設(shè)置有去耦金屬枝節(jié)；

22、所述去耦金屬枝節(jié)位于所述連接部上；

23、所述連接部上的所述傳輸線位于所述去耦金屬枝節(jié)和所述貼片之間。

24、優(yōu)選的，所述傳輸線為鋸齒狀，所述傳輸線的末端為漸變鋸齒結(jié)構(gòu)。

25、優(yōu)選的，來自所述sma接頭的電磁波經(jīng)過所述貼片耦合到所述sspp傳輸線中，sspp波沿著所述sspp傳輸線傳播，在所述三角形輻射貼片和所述sspp傳輸線末端的漸變鋸齒結(jié)構(gòu)向外輻射。

26、優(yōu)選的，兩個所述sma接頭之間的相位差的變化范圍為-180°～180°；

27、雙端口相模天線還包括：移相器；兩個所述sma接頭之間的相位差的變化通過所述移相器實(shí)現(xiàn)。

28、本發(fā)明還提供一種天線陣列，包括：上述的雙端口相模天線；

29、所述雙端口相模天線設(shè)置為多個，多個所述雙端口相模天線呈空間排列設(shè)置。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

31、1、本發(fā)明通過兩個sma接頭給所述sspp金屬傳輸線饋電，雙端口的設(shè)計(jì)使得可以通過改變端口之間的相位差來改變結(jié)構(gòu)的工作模式以實(shí)現(xiàn)波束掃描。

32、2、本發(fā)明具有良好的方向圖空間掃描特性，隨著兩端口間相位差的連續(xù)變化，天線的波束指向也隨之連續(xù)變化，其掃描角度能夠覆蓋-90°～90°。

33、3、本發(fā)明通過折疊的方式降低了剖面高度，低剖面的設(shè)計(jì)使天線的使用場景更加靈活。

技術(shù)特征：

1.一種雙端口相模天線，其特征在于，包括：sma接頭(1)、饋電單極子(2)、貼片(3)、介質(zhì)板(4)、地板(5)以及sspp傳輸線(6)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙端口相模天線，其特征在于，所述介質(zhì)板(4)為折彎結(jié)構(gòu)，所述介質(zhì)板(4)的折彎方向與所述sspp傳輸線(6)所在一側(cè)的方向相反；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙端口相模天線，其特征在于，所述介質(zhì)板(4)包括：連接部(401)和折彎部(402)；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙端口相模天線，其特征在于，所述傳輸線(6)上設(shè)置有三角形輻射貼片(8)；

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙端口相模天線，其特征在于，所述傳輸線(6)上設(shè)置有拋物線型凹槽(7)；

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙端口相模天線，其特征在于，所述傳輸線(6)上設(shè)置有去耦金屬枝節(jié)(9)；

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙端口相模天線，其特征在于，所述傳輸線(6)為鋸齒狀，所述傳輸線(6)的末端為漸變鋸齒結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙端口相模天線，其特征在于，來自所述sma接頭(1)的電磁波經(jīng)過所述貼片(3)耦合到所述sspp傳輸線(6)中，sspp波沿著所述sspp傳輸線(6)傳播，在所述三角形輻射貼片(8)和所述sspp傳輸線(6)末端的漸變鋸齒結(jié)構(gòu)向外輻射。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙端口相模天線，其特征在于，兩個所述sma接頭(1)之間的相位差的變化范圍為-180°～180°；

10.一種天線陣列，其特征在于，包括：權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的雙端口相模天線；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種雙端口相模天線及天線陣列，包括：SMA接頭、饋電單極子、貼片、介質(zhì)板、地板以及SSPP傳輸線；所述介質(zhì)板設(shè)置為兩個，兩個所述介質(zhì)板呈中心對稱設(shè)置在所述地板上；每個所述介質(zhì)板上設(shè)置有所述SSPP傳輸線，兩個所述介質(zhì)板上的所述SSPP傳輸線呈中心對稱設(shè)置；每個所述介質(zhì)板上設(shè)置有所述饋電單極子和所述貼片，所述貼片位于在所述饋電單極子和所述SSPP傳輸線之間；所述SMA接頭設(shè)置為兩個，兩個所述SMA接頭分別與所述貼片連接。本發(fā)明通過改變兩個饋電端口之間的相位差，激發(fā)天線工作在多種模式下，使得方向圖在三維空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)半球掃描。

技術(shù)研發(fā)人員：耿軍平,李恩宇,金榮洪,周晗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8