專(zhuān)利名稱(chēng)：一種甚高頻寬帶全向雷達(dá)天線(xiàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種甚高頻寬帶全向雷達(dá)天線(xiàn)。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，天線(xiàn)已成為通訊設(shè)備的關(guān)鍵性器件，對(duì)于通信質(zhì)量的起著決定性的作用，對(duì)于廣播、電視等業(yè)務(wù)，在要求天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)寬帶的同時(shí)，也在要求天線(xiàn)小型化，全向輻射。天線(xiàn)的性能是與自由空間的工作波長(zhǎng)密切相關(guān)的，從理論上講，天線(xiàn)的工作頻率越低，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，天線(xiàn)的尺寸也必須相應(yīng)的增加。從這種意義上來(lái)說(shuō)，天線(xiàn)的小型化是很難實(shí)現(xiàn)的，減小天線(xiàn)的尺寸，必會(huì)使得天線(xiàn)的其他一些性能惡化，使得天線(xiàn)的接受性能變差，但是通過(guò)改變天線(xiàn)的外形結(jié)構(gòu)等可以有效改善天線(xiàn)的電屬性，而且在很多情況下，也可以通過(guò)適當(dāng)犧牲天線(xiàn)在某些方面的性能指標(biāo)獲得較小尺寸。如今國(guó)內(nèi)外天線(xiàn)寬帶技術(shù)和小型化技術(shù)的研究涉及面很寬，為了實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)寬帶化，可以從原理上，結(jié)構(gòu)上，材料或者從技術(shù)措施上來(lái)改進(jìn)天線(xiàn)的性能，增加天線(xiàn)的帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
在廣播、電視、航天等應(yīng)用中，天線(xiàn)的尺寸大小，重量、造價(jià)、性能、安裝難易和空氣動(dòng)力學(xué)形態(tài)等都受到限制，這時(shí)就需要低剖面的天線(xiàn)。微帶天線(xiàn)可以滿(mǎn)足這些要求。但是微帶天線(xiàn)的主要缺點(diǎn)是效率低，承受功率低，頻帶很窄。為了讓甚高頻天線(xiàn)具有寬帶全向特性，我們希望有一種天線(xiàn)能夠盡可能的滿(mǎn)足要求并且能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。本發(fā)明設(shè)計(jì)的寬帶全向天線(xiàn)工作在甚高頻，頻帶寬度達(dá)到了 66.7%,天線(xiàn)的尺寸也比較小，在空間中也實(shí)現(xiàn)了全向特性，也便于對(duì)天線(xiàn)各個(gè)方向控制。這種天線(xiàn)采用微帶耦合饋線(xiàn)向開(kāi)縫橢圓偶極子貼片天線(xiàn)饋電，梯形反射腔使得4個(gè)單元天線(xiàn)之間的結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，易于加工。


圖1為本發(fā)明天線(xiàn)單元的透視三維2為本發(fā)明寬帶全向雷達(dá)天線(xiàn)的俯視3為本發(fā)明寬帶全向雷達(dá)天線(xiàn)的斜視4為本發(fā)明-寬帶全向雷達(dá)天線(xiàn)35MHz-70MHz頻段范圍內(nèi)的駐波系數(shù)VSWR圖5為本發(fā)明-寬帶全向雷達(dá)天線(xiàn)在極坐標(biāo)系下的增益方向圖基本原理:這種全向天線(xiàn)是由微帶偶極子天線(xiàn)轉(zhuǎn)化而來(lái)的，橢圓偶極子貼片，通過(guò)沿著短軸方向剪掉一部分下橢圓輻射結(jié)構(gòu)從而改變其與上橢圓之間的槽線(xiàn)結(jié)構(gòu)，微帶線(xiàn)與偶極子槽線(xiàn)之間的饋電用到了耦合結(jié)構(gòu)，可以有效降低饋電對(duì)天線(xiàn)輻射性能的影響。在橢圓偶極子貼片上開(kāi)縫取流，開(kāi)縫貼片上的電流不同于常規(guī)貼片上的電流，電流路徑增長(zhǎng)，產(chǎn)生一個(gè)新的較低頻率的諧振點(diǎn)，從而展寬了微帶天線(xiàn)的帶寬，一般的貼片天線(xiàn)都是全向輻射，但是這種全向輻射特性，必定是同時(shí)接收或同時(shí)發(fā)射的，對(duì)于方向性的控制不太好，將4個(gè)單元天線(xiàn)環(huán)繞圍成一圈，組成的全向天線(xiàn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)全向特性，而且可以對(duì)天線(xiàn)的各個(gè)方向進(jìn)行控制。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明寬帶全向天線(xiàn)為實(shí)現(xiàn)寬帶、小型化、全向的技術(shù)問(wèn)題所采取的方法做進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1所示，本發(fā)明全向雷達(dá)天線(xiàn)單元天線(xiàn)是由介質(zhì)板1，開(kāi)縫剪切橢圓偶極子貼片2，微帶耦合饋線(xiàn)3，帶吸波材料的反射腔4構(gòu)成。介質(zhì)基板采用相對(duì)介電常數(shù)為％ =10.2的材料制作，開(kāi)縫橢圓偶極子貼片，微帶耦合饋線(xiàn)、反射腔均由金屬材料制作。介質(zhì)基板的尺寸為1696X 1570X2mm3,橢圓偶極子貼片的長(zhǎng)軸尺寸為765mm,短軸為437mm，上橢圓上兩個(gè)較短的縫隙的中心線(xiàn)的長(zhǎng)度為137.4mm，較長(zhǎng)縫隙為176.3mm。下橢圓部分對(duì)其短軸部分進(jìn)行了修改，剪切掉一部分，從而改變其與上橢圓之間的槽線(xiàn)結(jié)構(gòu)。兩橢圓之間的間距為35mm,下橢圓部分較長(zhǎng)的縫隙為190mm,較短的縫隙為115mm,縫隙的寬度都是15mm,圓形縫隙的直徑為60mm,微帶稱(chēng)合饋線(xiàn)寬度為1.6mm,饋線(xiàn)一端的扇形角度為90度，半徑為80mm，反射腔的高度為615mm，在反射腔的底部面積為687 X 1570mm2，反射腔的兩個(gè)側(cè)面不封閉，若在這兩個(gè)面上加上反射板，天線(xiàn)的駐波會(huì)上升。這是由于側(cè)面的輻射會(huì)被天線(xiàn)反射腔兩面金屬板多次反射，相互疊加，使得天線(xiàn)饋電點(diǎn)收到的波形增大，影響天線(xiàn)輸入端口的阻抗匹配。反射腔采用梯形結(jié)構(gòu)，在4個(gè)單元天線(xiàn)圍成的全向雷達(dá)天線(xiàn)中心形成了一個(gè)方形柱間隙，這個(gè)間隙可以用于安裝固定天線(xiàn)。吸波材料，選取相對(duì)磁導(dǎo)率μ r = 60，磁損耗角正切tan δ u = 0.5的吸波材料，吸波材料的厚度為6mm，市場(chǎng)上的IRJ09可以滿(mǎn)足這種材料的要求。在具體應(yīng)用中，具體的尺寸不一定與上文所述的完全一致，可以調(diào)節(jié)橢圓偶極子貼片間的間距，以及剪切后的下橢圓的寬度。我們采用了 Ansoft公司的HFSS三維電磁仿真軟件對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了仿真。圖4表示的是本發(fā)明寬帶全向雷達(dá)天線(xiàn)的駐波，從圖中可以看出，在所需的頻帶范圍35MHz-70MHz內(nèi)，天線(xiàn)的駐波系數(shù)都在1.8以下。圖5描述的是極坐標(biāo)下天線(xiàn)的H面和E面的方向圖，爐=0時(shí)，天線(xiàn)E面是全向輻射。在爐=90度時(shí)，即天線(xiàn)H面的方向圖為一個(gè)“8”字形。以上是向熟悉本發(fā)明領(lǐng)域的工程技術(shù)人員提供的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方案的描述，對(duì)于上述的描述可以說(shuō)是說(shuō)明性的，而非限定性的。工程技術(shù)人員可據(jù)此發(fā)明權(quán)利要求書(shū)中的思想做具體的操作實(shí)施，自然也可以據(jù)以上述對(duì)實(shí)施方案做一系列的變更。而且，本發(fā)明并不局限于甚高頻，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)自然可以移植到其它不同的頻段寬帶全向天線(xiàn)，上述這些都應(yīng)被視為本發(fā)明的涉及范圍。
權(quán)利要求
1.一種甚高頻寬帶全向雷達(dá)天線(xiàn)，其特征在于:它是由4個(gè)單元天線(xiàn)環(huán)繞一圈組成，單元天線(xiàn)是由介質(zhì)基板(I)，開(kāi)縫橢圓偶極子貼片(2)，微帶耦合饋線(xiàn)(3)，加吸波材料的反射腔(4)構(gòu)成。天線(xiàn)的反射腔采用梯形結(jié)構(gòu)，使得四個(gè)單元天線(xiàn)中心部分留出一個(gè)方形柱空隙，中心的方形柱空隙便于安裝該全向天線(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶全向天線(xiàn)，其特征是橢圓偶極子貼片天線(xiàn)上開(kāi)縫，可以展寬電流路徑，減小單元天線(xiàn)的尺寸，產(chǎn)生一個(gè)新的較低頻率的諧振點(diǎn)，從而展寬了微帶天線(xiàn)的帶寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶全向天線(xiàn)，它是由4個(gè)單元天線(xiàn)環(huán)繞組成，可以更好的接收或發(fā)射信號(hào)，避免產(chǎn)生信號(hào)盲區(qū)，同時(shí)可以對(duì)4個(gè)天線(xiàn)進(jìn)行單獨(dú)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶全向天線(xiàn)，反射腔在一定程度上可以使得天線(xiàn)單向輻射，采用梯形反射腔結(jié)構(gòu)，四個(gè)單元天線(xiàn)組在一起時(shí)，同時(shí)可以減小單個(gè)單元天線(xiàn)的高度。反射腔內(nèi)部附一層吸波材料，可以減小反射腔的高度，可以減小整個(gè)全向天線(xiàn)的尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬帶全向天線(xiàn)反射腔，為了獲得更好的特性，在反射腔兩側(cè)面采取不封閉處理，可以避免多重反射信號(hào)相互疊加，影響天線(xiàn)輸入端口的阻抗匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶全向雷達(dá)天線(xiàn)，將這一組全向雷達(dá)天線(xiàn)組成線(xiàn)陣，可以使得天線(xiàn)的接收或發(fā)射效果更好，并且具有較高的增益，還可進(jìn)一步對(duì)該陣列波速進(jìn)行賦形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種甚高頻寬帶全向雷達(dá)天線(xiàn)，由四個(gè)單元天線(xiàn)環(huán)繞而成，而單元天線(xiàn)主要是由介質(zhì)基板1，開(kāi)縫剪切的橢圓偶極子貼片層2，微帶耦合饋電層3，加吸波材料的反射腔4部分組成。上述設(shè)計(jì)通過(guò)微帶耦合饋電作用，實(shí)現(xiàn)了微帶耦合線(xiàn)與橢圓偶極子槽線(xiàn)之間的饋電，并降低了饋電對(duì)天線(xiàn)輻射性能的影響。反射腔使得天線(xiàn)單向輻射，吸波材料可減小反射腔的高度，并在一定程度上吸收天線(xiàn)輻射到反射腔的電磁波。大多數(shù)的甚高頻天線(xiàn)尺寸較大，本實(shí)發(fā)明在甚高頻，采用橢圓偶極子貼片，在貼片上開(kāi)縫取流，降低天線(xiàn)的尺寸，實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)的小型化，組成陣列之后可以更好的實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接收。
文檔編號(hào)H01Q21/00GK103187633SQ20111044347
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者史艷梅, 王建, 鄧宓原, 胡大成, 蔣楠 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)