近年来,电控波束可调天线技术得到了充分的发展。微带漏波天线以其低剖面,结构简单,特别是微带漏波天线的波束电控频扫特性,使其已被广泛应用于各个方面。传统的微带漏波天线的天线主波束仅在法线方向与端射方向之间扫描。如果我们在保持微带漏波天线特性的同时,实现天线主波束的全向扫描,应可以大大提高微带漏波天线的应用范围。我们希望可以提出新型的天线结构设计,或者找寻某些结构参数,控制微带漏波天线的相位系数。透过工作频率的变化或者控制某些在天线特殊位置上加载的可控元件,实现天线的相位系数的正负变化,使与其有线性关系的天线主波束全向扫描。其中一个实现波束全向扫描的方法是挑选合适的基本单元结构,并且把它们按一定规律排列组成周期性结构,从而实现相位系数的可控变化。也希望利用数值计算方法仿真模拟全向扫描微带漏波天线的电场分布,推导快速准确地计算全向扫描微带漏波天线传播系数的计算公式。
Periodic structure;leaky wave;beam scanning;backward-to-forward;
项目开展期间,项目组围绕主波束全向扫描的微带漏波天线理论和设计开展大量研究工作,取得了一系列成果。传统的微带漏波天线只能在法线方向和端射方向之间随工作频率变化扫描。项目组基于Floquet理论,使用短路截线等周期结构单元设计了多款周期性微带漏波天线,成功实现了天线主波束的全向连续电控扫描。天线主波束可以由后向方向向端射方向受控扫描。项目组分析了周期性微带漏波天线的设计方法和规律,推导了计算周期性微带漏波天线传播常数的一系列经验公式,仿真数据与实测数据十分吻合。项目组提出的周期性漏波天线加大了天线主波束的扫描范围,拓展了漏波天线的应用范围。项目组开创性地开展了对双面平行微带线的辐射性能的研究工作。以往,双面平行微带线仅被用作滤波器等微波器件。项目组通过时域有限差分法仿真,推导了计算偏置式双面平行微带线等效阻抗的计算公式,通过理论分析和实验结果证明了双面平行微带线在一定条件下具有辐射能力。把多个偏置式双面平行微带线周期单元按一定规律一定方向排列,能量可以沿周期性结构长边向外辐射,形成漏波天线,主波束在后向方向和法线方向之间扫描。基于周期性偏置式双面平行微带线特殊的电磁特性,项目组还提出了一种使用周期性结构基片的新型双频谐振天线。 项目按年度计划顺利开展,达到了预期目标,取得了相当的研究成果。项目开展期间,项目组已在国内外发表SCI收录学术论文9篇,其中国际天线与电磁场领域权威期刊IEEE Transactions on Antennas and Propagation论文5篇;申请国家专利3项。