一种加载EBG结构的帽型馈源反射面天线及其设计方法与流程

本发明属于电磁场微波，涉及一种加载ebg结构的帽型馈源低旁瓣反射面天线及其设计方法。

背景技术：

1、随着无线通信系统的快速发展，越来越多的天线被安装在各种平台上，以实现无缝通信。抗干扰和电磁兼容性问题已成为一个紧迫的亟待解决的问题。此外，这些天线必须紧凑，以节省安装空间并提高系统集成度。为了满足上述要求，反射天线需要同时实现低旁瓣和小孔径。大口径双反射面天线可以通过对反射面进行赋形和优化口面场来降低旁瓣，此技术路线已经非常成熟。但小口径反射面天线采用双镜反射面天线会出现很多问题，副反射面引起的遮挡和衍射效应成为恶化旁瓣的主要因素。这两种恶化因素还是矛盾的，因此难以同时消除这两种效应带来的恶劣影响。虽然可以通过考虑衍射效应对反射器赋形降低小孔径反射器天线的旁瓣，但是副反射器的遮挡效应是不可避免的，这种方法只能将旁瓣改善至～-14db，难以达到更高的指标要求。

2、因此针对小口径的通信反射面天线的需求，一种新型的馈源形式——帽型馈源应运而生。帽型馈源天线的概念首先是在1986年提出来的，其最初模型是由溅散板天线演化而来的，这种馈源的反射板较小，辐射方向图波束很宽，适用于小焦径比的反射面天线，使得结构紧凑。除此之外，这种天线馈电波导和副反射面直接由介质相连，因此可以自支撑副反射面，消除支杆遮挡，降低近轴旁瓣，提高天线效率。

3、现有技术中，主要认为帽型馈源的帽子副面在辐射电磁波时，会在圆波导外壁激励出表面电流，这种表面电流边传播边辐射，从而恶化帽型馈源反射面天线的远场旁瓣。yamamoto在文章“s.yamamoto et al.,‘low sidelobe compact reflector antennausing backfire primary radiator for ku-band mobile satellite communicationsystem on board vessel,’in 2013proceedings of the international symposium onantennas&propagation,nanjing,china,2013”中指出可以通过在圆波导外壁加载波纹结构和扼流槽结构来抑制表面电流。但是这种抑制效果很多情况下并不能达到工程上所要求的旁瓣指标。这是由于波纹结构剖面较高，对帽子副面的一次遮挡较大；而扼流槽结构虽然在波纹的基础上降低了剖面，但纵向尺寸过大，这导致它的组阵周期较长，难以短距离满足周期性条件。

4、针对现有技术的不足，本发明设计的一种加载ebg结构的帽型馈源低旁瓣反射面天线及其设计方法应用于实现小口径天线的低旁瓣。克服加载波纹结构和扼流槽结构的帽型馈源反射面天线的遮挡大的缺点，解决抑制表面电流结构高剖面散射大的问题，降低了帽型馈源反射面天线的远场旁瓣，有利于促进帽型馈源反射面天线的技术发展和工程应用。

技术实现思路

1、本发明设计了一种加载ebg结构的帽型馈源低旁瓣反射面天线。这种天线包括加载ebg结构的帽型馈源低旁瓣小口径反射面天线由主面、帽子副面、支撑介质、在外壁铺设ebg结构的波导四个组成部分。波导用来馈电，帽子副面通过支撑介质固定在馈电波导上，从而反射波导发射的电磁波。主面反射副面照射的电磁波，并辐射到自由空间。

2、一种加载ebg结构的帽型馈源低旁瓣反射面天线，其特征在于，包括帽型馈源；所述帽型馈源的圆波导外壁可以设计为棱柱状，波导外壁上加载铺设有ebg结构，ebg结构由阵列排布的ebg单元构成。

3、一种加载ebg结构的帽型馈源低旁瓣反射面天线的设计方法，用于设计如权利要求1所述的一种加载ebg结构的帽型馈源低旁瓣反射面天线，其特征在于，具体步骤如下：

4、步骤1，根据帽型馈源理论及环焦反射面天线理论，确定对应口径的帽型馈源反射面天线的主面的焦环大小和焦径比，确定帽型馈源中帽子散射体和支撑介质的具体物理尺寸参数、介质的介电常数以及工作的频带范围；

5、步骤2，在全波仿真软件中设计ebg单元，并调节ebg单元的各项尺寸参数和介质基板材料的厚度与介电常数，使得ebg结构在工作频带内产生高阻抗带隙；

6、步骤3，建立对应口径的帽型馈源反射面天线模型，并在圆波导端口馈电，调节ebg结构的铺设尺寸参数，从而降低天线在工作频段内的旁瓣，得到满足指标要求的加载ebg结构的帽型馈源反射面天线。

7、本发明相比于背景技术，其特点为：

8、(1)本发明涉及的加载ebg结构的x频段帽型馈源反射面天线，可实现小口径反射面天线的低旁瓣性能。

9、(2)在帽型馈源波导外壁铺设周期性的ebg结构，从而在低剖面条件下抑制表面电流，进而达到小口径反射面天线的低旁瓣性能。

技术特征：

1.一种加载ebg结构的帽型馈源低旁瓣反射面天线，其特征在于，包括帽型馈源；所述帽型馈源的圆波导外壁可以设计为棱柱状，波导外壁上加载铺设有ebg结构，ebg结构由阵列排布的ebg单元构成。

2.一种加载ebg结构的帽型馈源低旁瓣反射面天线的设计方法，用于设计如权利要求1所述的一种加载ebg结构的帽型馈源低旁瓣反射面天线，其特征在于，具体步骤如下：

技术总结本发明设计了一种加载EBG结构的帽型馈源反射面天线及其设计方法，属于电磁场微波技术领域。加载EBG结构的帽型馈源低旁瓣小口径反射面天线由主面、帽子副面、支撑介质、在外表面铺设棱柱形周期性EBG结构的波导四部分组成，其中EBG结构采用蘑菇型周期性结构，这种结构被加载在帽型馈源的波导外壁上，用于抑制波导外壁上的表面电流，并且剖面较低。通过加载EBG结构，波导外壁上的表面电流被抑制，从而实现小口径天线的低旁瓣性能。技术研发人员：张昊志,何应然,杜彪受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/14