漏波天线（W.W.Hansen提出的行波天线）

产品介绍

漏波天线是一种行波天线，上个世纪40年代由W. W. Hansen提出以来，其独特的辐射特性及优良的波瓣扫描特性，使得漏波天线一直是天线领域研究的热点，广泛应用于飞行器表面的共形天线、高分辨率雷达和卫星通信动中通等各个领域。最初的漏波天线是由开缝矩形波导构成的，其实质是波导结构上所传播的电磁波为快波时会向空间辐射部分电磁波的现象。近些年，关于漏波天线的研究飞速发展，而基于印刷电路板(PCB)技术的平面漏波天线的出现更给漏波天线的研究带来了新的生机与活力。平面漏波天线具有天线剖面低、加工周期短、添加馈电方便等优势，而且利于集成，在微波集成通信系统中拥有巨大的优势。同时平面漏波天线依然具备传统漏波天线的波束扫描能力，在需要波束扫描的场合，漏波天线具有无可比拟的优势，拥有良好的发展前景。

原理

当电磁波沿行波结构传播时，若沿此结构不断地产生辐射，所辐射的波称为漏波。这种产生漏波的结构称为漏波天线。如将波导结构适当地开口，则在波导中传输的功率会漏逸到外部空间而形成漏波天线。在传输TE波型的矩形或圆形波导壁上开长缝，就是一种典型的漏波结构。如果用厚度小于趋肤深度的一块金属膜片代替矩形波导中的一个侧壁，便可制成薄壁漏波天线。在横截面为矩形的介质棒（例如硅波导）上，周期地镀覆上矩形金属带，可以构成用于毫米波集成电路的漏波天线。若已知传播常数γ，便可确定这种漏波天线的辐射方向图。因此，漏波可用两个参数来表示：沿界面传播的波长λg和漏波衰减常数α。

大多数实用的漏波天线都是由经过某种变动的金属或介质波导结构制成。这些天线的辐射波束指向都随频率而变化，这实质上是由传播常数γ的变化引起的。γ与下列因素有关：工作频率、波导尺寸和介质的相对介电常数εr与相对导磁系数μr。频率扫描时，扫描角受低频端波型截止的限制，而在高频端受激发更高次波型的限制。当频率增加时，波束从边射向端射方向偏转，而波瓣宽度可维持不变。结构简单的低成本频率扫描毫米波漏波天线，可应用于导弹末段制导所用的高分辨率雷达。

分类

根据漏波天线的结构和工作原理，漏波天线可分为不同的种类。第一种 分类是把漏波天线分为一维漏波天线和二维漏波天线。还有一种分类是按结构分为均匀、准均匀和周期性漏波天线。一维漏波天线指的是导波结构是一维的，即这个导波结构只支持一个固定方向的行波。而二维漏波天线支持从圆心径向往外传播的行波。

如图1所示，其中，均匀漏波天线，指的是漏波天线在电磁波传播的方向上，天线结构完全均匀，例如图1(a)就是一个微带均匀漏波天线，受结构限制，均匀天线一般只能向前向扫描。周期性漏波天线一般是在导波结构中引入周期性的缝隙或其他结构，一般来说，周期性漏波天线本身传播的是慢波，但那些结构会在结构附近引入无穷多个谐波，其中-1阶谐波往往是快波，周期性漏波天线正是依靠这个快波进行辐射的，从理论上来说，周期性漏波天线可是实现向前和向后的辐射。准均匀漏波天线的辐射特性与均匀漏波天线类似，但引入的漏波结构周期一般远小于电磁波的波长，因此，对于电磁波来说，天线结构是“均匀”的。一般的准均匀结构漏波天线只能在前向象限扫描，但最近出现有基于人工电磁超材料的漏波天线，这些天线可以实现从后向扫描到前向的辐射。

典型结构

漏波天线可以基于封闭式波导结构设计，如在矩形波导、圆波导、脊波导等基本结构上进行设计，。这类金属波导型漏波天线具有机械强度高、损耗低等优点，因而在微波频段高端以及毫米波频段得到广泛应用。但是，金属波导型漏波天线体积大、相对笨重、加工要求高、成本高，很难与平面电路集成，因此难以应用于正在向小型化、平面化、集成化方向快速发展的各类电子和通信系统。

为了适应平面集成化的需求，出现了一类基于平面导波结构（微带、共面波导、槽线等）的漏波天线，相比于金属波导漏波天线的立体结构，这类平面漏波结构具有低轮廓、重量轻、易与馈电网络匹配、易与平面电路集成、加工成本低、性能优越等优点，因而近年来越来越受到重视。但这种平面漏波结构由于其自身的开放性，存在表面波模式或寄生模式等问题，在高频段损耗较大、效率低、不容易控制，因而不适应现代通信系统向高频段的发展趋势。

为了满足通信系统的高频段、小型化、平面集成化要求，基片集成波导技术应运而生并得到了迅速发展和广泛应用。基片集成波导是一种新型平面导波结构，利用低成本的工艺在介质基片上实现类似于金属波导的结构，可以像金属矩形波导一样将电磁波封闭在波导内部实现低损耗传输，结合了传统金属波导和微带线等平面传输结构的优点。与金属波导漏波天线一样，基片集成波导的出现也使得基片集成波导漏波天线应运而生，这种天线具有低损耗、低成本、易加工、易与其它平面电路集成、适应高频工作的需求等优点，可以有效抑制开放平面漏波天线所导致的不希望的额外损耗，能够很好地应用于高频段。

在福射特性方面，传统的漏波天线存在一些不足，例如均匀结构漏波天线只能将能量福射到前向四分之一区域而通过在均匀慢波结构上引入周期性扰动形成的周期性漏波天线可以产生后向空间谐波福射，但却很难实现侧边的福射。这些不足在一定程度上限制了漏波天线的发展。新型人工电磁材料的应用给新型漏波天线的研究带来了希望。近年来，对于左右手复合传输线的研究得到了迅速发展利用左右手复合结构制成的漏波天线，可以扩大漏波天线的扫描角度范围，实现侧边福射，从而拓展漏波天线的应用范围。同时，新型材料的应用也为漏波天线的小型化提供了新的可能，为漏波天线技术带来了新的发展空间。