一种平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子制造技术

技术编号:21662042 阅读:34 留言:0更新日期:2019-07-20 06:29
本发明专利技术公开了一种平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子,其包括:底板以及设置在所述底板上端面上的一对十字形交叉设置的蝶形偶极子构成的蝶形振子馈电结构。本发明专利技术为了增加辐射方向图的半功率波束宽度,减小天线尺寸,对双极化蝶形振子结构进行了改进,将振子臂向地板方向弯折成一定角度;当弯折角度为40°时,VSWR(电压驻波比)在1.5以下,从4GHz到8GHz可以获得良好的带内特性;这种新型平面弯折的交叉型宽带双极化蝶形振子具有非常低的剖面(小于低频波长的1/6)和低的交叉极化以及对称的辐射方向图,因此该天线单元将是无线通信相控阵天线和和射电天文相控阵馈源较好的单元选择,并且在毫米波通信将有较大的应用前景。

A Planar Bending Cross Broadband Double Polarized Butterfly Oscillator

【技术实现步骤摘要】
一种平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子
本专利技术涉及宽带双极化蝶形振子领域,尤其是涉及一种平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子。
技术介绍
相控阵馈源的方向图取决于所用的单个阵元的类型、指向、在空间的位置以及激励电流的幅度和相位,因此阵列设计中天线单元的选择和设计起着至关重要的作用,其特性极大地限制了整个阵列的可实现性能。传统的基于印刷辐射结构的天线单元只能实现中等带宽(25%)。为了满足宽带系统的要求,各种宽带天线单元依次被提出,其中较为常用的是缝隙口径(Vivaldi)天线阵列,尽管Vivaldi天线具有优良的宽带性能,但方向图交叉极化较高且对称性较差。此外,由于Vivaldi相邻天线单元之间需要连续的电连接,双极化Vivaldi天线阵列不适合模块化的建设且难以组装,这无疑增加了阵列的维护成本。旋转体对称(BOR)Vivaldi天线解决了传统Vivaldi天线模块化的问题,但需要依靠特殊加工工艺,很难应用在较高频率上。强耦合偶极子阵列(TCDAs)具有剖面低、频带宽、低交叉极化的特点,但是TCDA中有损介质材料的引入会产生较大的噪声,这在高灵敏度系统如射电望远镜和深空站天线系统应用中是非常不利的。单元在设计上可以采用辐射边界条件的单元优化设计,也可以采用周期性边界天线的无限大阵列的设计方法。然而这两种方法各有局限,基于辐射边界条件的单元设计未考虑到单元间的耦合作用;周期性边界条件考虑到单元间的耦合,但忽略了有限阵列的边缘效应。为了设计用于大规模阵列(阵列规模超过10×10),可以使用用于分析无限阵列的Floquet端口结合周期性主从边界条件条件来预测阵列特性。周期结构的辐射场可以用一组正交函数表示。将源信号序列的(m,n)项分解为TEzmn和TMzmn模态源,可以确定每个模态对应项的电磁场分量。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体
技术介绍
的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子,以解决现有技术中存在的技术问题。为了实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案:一种平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子,包括:底板以及设置在所述底板上端面上的一对十字形交叉设置的蝶形偶极子构成的蝶形振子馈电结构;所述蝶形振子馈电结构包括4个金属振子臂、2个中空圆柱型同轴外导体、2个接地圆柱、2个同轴内探针以及2个馈电连接片;其中,所述中空圆柱型同轴外导体和所述接地圆柱的上下端均固定设置有一三角形底座;中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其下端的所述三角形底座固定设置在所述底板上;2个中空圆柱型同轴外导体以及2个接地圆柱在底板上形成两行两列的方形结构,2个中空圆柱型同轴外导体相邻设置;中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其上端的所述三角形底座与1个所述金属振子臂固定连接;2个所述同轴内探针的一端与SMA内芯连接后分别从底板上的通孔穿入2个所述中空圆柱型同轴外导体,同轴内探针与中空圆柱型同轴外导体之间绝缘放置;同轴内探针的另一端与所述馈电连接片的一端连接,该馈电连接片的另一端与连接接地圆柱的金属振子臂固定电连接;一个馈电连接片连接呈对角线设置的中空圆柱型同轴外导体内的同轴内探针和接地圆柱上的金属振子臂;4个所述金属振子臂的前端统一向所述底板方向弯折一定角度。作为一种进一步的技术方案,所述中空圆柱型同轴外导体的顶部设置有绝缘套管,所述绝缘套管的上部外径大于下部外径,其下部外径与中空圆柱型同轴外导体的内径相适配。作为一种进一步的技术方案,所述底板为方形底板。作为一种进一步的技术方案,所述同轴内探针与所述馈电连接片连接的一端设置有外螺纹,相应地,馈电连接片的相应位置设置有带有内螺纹的凹槽,同轴内探针与馈电连接片通过所述外螺纹以及带有内螺纹的凹槽螺纹连接。作为一种进一步的技术方案,所述金属振子臂的中部向所述底板方向弯折40°。作为一种进一步的技术方案,所述平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子由纯金属构成。采用上述技术方案,本专利技术具有如下有益效果:本专利技术为了增加辐射方向图的半功率波束宽度,减小天线尺寸,对双极化蝶形振子结构进行了改进,将振子臂向地板方向弯折成一定角度;当弯折角度为40°时,VSWR(电压驻波比)在1.5以下,从4GHz到8GHz可以获得良好的带内特性;并且在整个工作频带中各平面的辐射方向图几乎相同,交叉极化小于-30dB。这种新型平面弯折的交叉型宽带双极化蝶形振子具有非常低的剖面(小于低频波长的1/6)和低的交叉极化以及对称的辐射方向图,因此该天线单元将是无线通信相控阵天线和和射电天文相控阵馈源较好的单元选择,并且在毫米波通信将有较大的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子的立体结构示意图;图2为本专利技术实施例提供的同轴内探针与馈电连接片连接状态的结构示意图;图3为本专利技术实施例提供的绝缘套管的结构示意图;图4为本专利技术实施例提供的金属振子臂与接地圆柱的连接结构示意图;图5为本专利技术实施例提供的金属振子臂的前端向底板方向分别弯折0、20、40和60度时的VSWR;图6为本专利技术实施例提供的平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子的E面和H面在不同扫描角度时的反射系数;图7为本专利技术实施例提供的平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子在低频、中心频率和高频下的E-D和H平面辐射方向图;图标:1-蝶形振子馈电结构;2-底板;3-金属振子臂;4-中空圆柱型同轴外导体;5-接地圆柱;6-同轴内探针;7-馈电连接片;8-三角形底座;9-绝缘套管。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本专利技术和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本专利技术的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子,其特征在于,包括:底板以及设置在所述底板上端面上的一对十字形交叉设置的蝶形偶极子构成的蝶形振子馈电结构;所述蝶形振子馈电结构包括4个金属振子臂、2个中空圆柱型同轴外导体、2个接地圆柱、2个同轴内探针以及2个馈电连接片;其中,所述中空圆柱型同轴外导体和所述接地圆柱的上下端均固定设置有一三角形底座;中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其下端的所述三角形底座固定设置在所述底板上;2个中空圆柱型同轴外导体以及2个接地圆柱在底板上形成两行两列的方形结构,2个中空圆柱型同轴外导体相邻设置;中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其上端的所述三角形底座与1个所述金属振子臂固定连接;2个所述同轴内探针的一端与SMA内芯连接后分别从底板上的通孔穿入2个所述中空圆柱型同轴外导体,同轴内探针与中空圆柱型同轴外导体之间绝缘放置;同轴内探针的另一端与所述馈电连接片的一端连接,该馈电连接片的另一端与连接接地圆柱的金属振子臂固定电连接;一个馈电连接片连接呈对角线设置的中空圆柱型同轴外导体内的同轴内探针和接地圆柱上的金属振子臂;4个所述金属振子臂的前端统一向所述底板方向弯折一定角度。...

【技术特征摘要】
1.一种平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子,其特征在于,包括:底板以及设置在所述底板上端面上的一对十字形交叉设置的蝶形偶极子构成的蝶形振子馈电结构;所述蝶形振子馈电结构包括4个金属振子臂、2个中空圆柱型同轴外导体、2个接地圆柱、2个同轴内探针以及2个馈电连接片;其中,所述中空圆柱型同轴外导体和所述接地圆柱的上下端均固定设置有一三角形底座;中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其下端的所述三角形底座固定设置在所述底板上;2个中空圆柱型同轴外导体以及2个接地圆柱在底板上形成两行两列的方形结构,2个中空圆柱型同轴外导体相邻设置;中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其上端的所述三角形底座与1个所述金属振子臂固定连接;2个所述同轴内探针的一端与SMA内芯连接后分别从底板上的通孔穿入2个所述中空圆柱型同轴外导体,同轴内探针与中空圆柱型同轴外导体之间绝缘放置;同轴内探针的另一端与所述馈电连接片的一端连接,该馈电连接片的另一端与连接接地圆柱的金属振子臂固定电连接;一个馈电连接片连接呈对角线设置的中空...

【专利技术属性】
技术研发人员:范瑾
申请(专利权)人:中国科学院国家天文台
类型:发明
国别省市:北京,11

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