專利名稱：輕型、高效、低噪聲介質(zhì)芯喇叭天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種改進的介質(zhì)加載喇叭，特別是一種輕型、高效、低噪聲介質(zhì)芯喇叭天線。
公知的波紋喇叭是一種低交叉極化、低旁瓣電平、高效的饋源。但它的缺點是制造成本高，重量重，作為一種替代物，近年來國外對介質(zhì)加載喇叭作了大量的原理性研究，并設(shè)計了一些用于驗證理論的試驗用實物，這些介質(zhì)加載喇叭的介質(zhì)芯是用一種介質(zhì)構(gòu)成的，因此重量大，增益損失大，且有較高的等效噪聲溫度，一般認為用于毫米波較好，但在毫米波段波紋喇叭十分難以制造。
本實用新型的目的在于克服上述不足，而提供一種輕型、高效、低噪聲介質(zhì)芯喇叭天線。
本實用新型提供了一種輕型、高效、低噪聲介質(zhì)芯喇叭天線，它包括喇叭形外殼和與喇叭形外殼相配的低損耗介質(zhì)芯子，低損耗介質(zhì)芯子沿電磁波傳播方向由至少二層構(gòu)成，每一層的等效相對介電常數(shù)不同，分別為∈1，∈2，…，∈N，每一層的厚度分別為l1，l2，…，lN。喇叭形外殼由金屬或由內(nèi)壁鍍有金屬的塑料制成，其喇叭形外殼的橫截面可以是圓形、方形、橢圓形或矩形等，具體形狀可根據(jù)技術(shù)要求而定。
上述低損耗介質(zhì)芯子的層數(shù)為N，N≥3，介質(zhì)芯子的橫截面形狀與喇叭形外殼的相似，各層低損耗介質(zhì)芯子與喇叭形外殼的內(nèi)壁之間有一空氣間隙。
上述各層的等效相對介電常數(shù)∈1＝√∈2，∈3＝a∈2，…，∈N－1＝a∈N－2，∈N＝√∈N－1，其中a為大于1的常數(shù)，第一層與第N層均起介質(zhì)與空氣之間的匹配作用，所以令ι1＝λO／4
，lN＝λO／4
，(λo為空氣中的中心工作波長)，第二層到第N－1層的相對介電常數(shù)成等比級數(shù)，這樣有利于波導(dǎo)模盡快自然過渡到混合模，l2到lN－1的取法視情況而定。
上述各層的等效相對介電常數(shù)也可以為∈2＝a∈1，∈3＝a∈2，…，∈N－1＝a∈N－2，∈N＝
，其中a為大于1的常數(shù)，如果∈1比較小，它已能和空氣較好地匹配，所以只要使第N層與空氣匹配。同樣，取lN＝λO／4
，l1到lN－1的取法視情況而定。
本實用新型中大于1的常數(shù)a的選取與∈N－1的大小有關(guān)，主要靠試驗確定，選擇的a，既可使喇叭口附近能形成足夠混合模，又使介質(zhì)芯子引起的反射足夠小。
上述低損耗介質(zhì)芯子采用低耗、介電常數(shù)較高，輕質(zhì)和成本低的聚苯乙烯或其它適合的介質(zhì)材料制成，通過沿軸向打孔來獲得各層所需的相對介電常數(shù)值。在每平方米波長面積上的孔數(shù)多于4個，上述孔所占截面積愈大，等效相對介電常數(shù)越低。
上述低損耗介質(zhì)芯子的大端向外凸出，構(gòu)成一介質(zhì)透鏡。以減少天線的口徑。低損耗介質(zhì)芯子由與喇叭形外殼固定連接的介質(zhì)保護罩定位。
本實用新型具有如下優(yōu)點1.重量輕。
2.介質(zhì)增益損失小。
3.介質(zhì)熱噪聲溫度低。
4.輸入電壓駐波比小。
以下結(jié)合附圖詳細描述本實用新型的一個實施例。
圖1 現(xiàn)有介質(zhì)加載喇叭天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2 本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3 各層低損耗介質(zhì)芯子的打孔示意圖。
圖4 本實用新型在衛(wèi)視頻段上E、H面的方向圖。
附圖2～圖3描述了本實用新型作為C波段圓錐介質(zhì)饋源的一個實施例。它包括喇叭形外殼(1)，喇叭形外殼(1)采用金屬制成，其橫載面形狀為圓形，喇叭形外殼(1)內(nèi)有低損耗介質(zhì)芯子(2)，低損耗介質(zhì)芯子(2)沿電磁波的傳播方向由N層構(gòu)成，N＞3，各層介質(zhì)芯子(2)的橫截面形狀與喇叭形外殼(1)的相似，各層低損耗介質(zhì)芯子(2)均與喇叭形外殼(1)的內(nèi)壁之間有一空氣間隙(3)，取∈N－1為2.5時，間隙寬度約為0.1λmax(λmax為空氣中的最大工作波長)，各層低損耗介質(zhì)芯子(2)的等效相對介電常數(shù)不同，分別為∈1，∈2，…，∈N，∈1＝
，∈3＝a∈2，…，∈N－1＝a∈N－2，∈N＝
，其中a為大于1的常數(shù)，各層低損耗介質(zhì)芯子(2)的厚度分別為l1，l2，…，lN，L1＝λO／4
，lN＝λO／4
(λo為空氣中的中心工作波長)，l2＝l3＝…＝lN－1。各層低損耗介質(zhì)芯子(2)均采用低耗、介電常數(shù)較高、輕質(zhì)和成本低的聚苯乙烯制成，每一層低損耗介質(zhì)芯子(2)上均打有若干個孔(4)，以獲得上述各層所需的相對介電常數(shù)值。低損耗介質(zhì)芯子(2)的大端制成一向外凸出的介質(zhì)透鏡，以減小天線口徑，第N層低損耗介質(zhì)芯子(2)的外部罩有介質(zhì)保護罩(5)，介質(zhì)保護罩(5)的厚度遠小于工作波長，介質(zhì)保護罩(5)與喇叭形外殼(1)固定連接，除起防雨塵作用外，還對低損耗介質(zhì)芯子(2)起支撐定位的作用。
圖4描述了本實施例在衛(wèi)視頻段上，當(dāng)VSWR≤1.2時E，H面的方向圖。其中細實線為H面的方向圖，虛線為E面的方向圖。從中可以看出E、H面方向圖等化很好，波束寬度在整個頻段上變化很小，而介質(zhì)芯子長度不到一個波長，介質(zhì)增益損失小于0.02dB，等效熱噪聲溫度小于2.0°K。
權(quán)利要求1.一種輕型、高效、低噪聲介質(zhì)芯喇叭天線，包括喇叭形外殼和與之相配的低損耗介質(zhì)芯子，其特征在于低損耗介質(zhì)芯子沿電磁波傳播方向由至少二層構(gòu)成，每一層介質(zhì)芯子的等效相對介電常數(shù)不同，分別為∈1，∈2，…，∈N；每一層介質(zhì)芯子的厚度為L1，L2，LN。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型、高效、低噪聲介質(zhì)芯喇叭天線，其特征在于所述低損耗介質(zhì)芯子的層數(shù)為N，N≥3，介質(zhì)芯子的橫截面形狀與喇叭形外殼的相似，各層低損耗介質(zhì)芯子與喇叭形外殼的內(nèi)壁之間有一空氣間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕型、高效、低噪聲介質(zhì)芯喇叭天線，其特征在于所述各層的等效相對介電常數(shù)∈1＝√∈2，∈3＝a∈2，…，∈N－1＝a∈N－2，∈N＝√∈N－1，其中a為大于1的常數(shù)，厚度l1和lN分別為第1，第N層介質(zhì)中的1／4中心工作波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕型、高效、低噪聲介質(zhì)芯喇叭天線，其特征在于所述各層的等效相對介電常數(shù)∈2＝a∈1，∈3＝a∈2，…，∈N－1＝a∈N－2，∈N＝√∈N－1，其中a為大于1的常數(shù)，厚度lN為第N層介質(zhì)中的1／4中心工作波長。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕型、高效、低噪聲介質(zhì)芯喇叭天線，其特征在于所述各層低損耗介質(zhì)芯子上有沿軸向打的孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕型、高效、低噪聲介質(zhì)芯喇叭天線，其特征在于所述低損耗介質(zhì)芯子的大端向外凸出構(gòu)成一個介質(zhì)透鏡，低損耗介質(zhì)芯子由與喇叭形外殼固定連接的介質(zhì)保護罩定位。
專利摘要本實用新型提供了一種輕型、高效、低噪聲介質(zhì)芯喇叭天線，屬于現(xiàn)有介質(zhì)加載喇叭的改進。它包括喇叭形外殼和與之相匹配的低損耗介質(zhì)芯子，低損耗介質(zhì)芯子沿電磁波傳播方向由至少二層構(gòu)成，每一層介質(zhì)芯子的等效相對介電常數(shù)不同，分別為
文檔編號H01Q13/00GK2159614SQ9323813
公開日1994年3月23日 申請日期1993年2月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月8日
發(fā)明者陳振宇, 陳章梁 申請人:陳振宇, 陳章梁