一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线制造技术

本发明专利技术公开了一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线，包括相互垂直设置的侧反射板和底板，在侧反射板和底板之间设置有主辐射体，主辐射体包括顶部抛物面和底部平面，底部平面与侧反射板的表面平行，底部平面通过支撑杆连接至侧反射板的表面，在底板内嵌入设置有馈电装置，主辐射体的边缘紧贴馈电装置。解决了上述现有技术中无法同时兼顾天线在整个工作频段上驻波小、增益大、方向性良好的问题。

An edge fed parabolic cone ultra wideband antenna

【技术实现步骤摘要】
一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线
本专利技术属于射频天线
，具体涉及一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线。
技术介绍
天线是射频与微波通信系统必备的装置，其性能的好坏直接影响到通信的质量及整个系统的设计，设计优良的天线其增益大、阻抗匹配良好。超宽带通信系统有着比一般通信系统优良的特性，如频谱密度低、不易被截获、传输信息容量大等多方面的优点。当然，超宽带系统与一般通信系统设计方法有很大区别，从天线到收发信机结构都显著不同。其中，对于天线的设计提出了更高的要求，要求设计的天线在整个工作频段上驻波小、增益大、方向性良好等。超宽带天线的设计方法有基于微带线结构的、基于圆锥结构的、对数周期天线、现有的超宽带天线很难在这些指标上全部兼顾，往往某个指标良好而其他指标降低甚至恶化。如专利CN103151610B，其工作带宽较大但其最大增益很差，导致实际通信效率较差；专利CN102891353B其波束很宽，方向性差。其他一些平面结构的超宽带天线，由于受制于设计空间的影响，也很难在这些指标中得到良好的折衷，如专利CN102969564B所设计的天线。图1所示为现有的圆锥超宽带天线示意图，文献1-3里面所涉及的天线都是基于此类结构及其改进。图2是此类圆锥超宽带天线的远场方向图。文献1：张鑫，UWB锥形天线及其阵列的研究.大连海事大学硕士学位论文.2013.6；文献2:刘思豪,时域超宽带天线在远程UWB定位系统中的应用研究.电子科技大学硕士学位论文.2016.6；文献3：崔元善,基于UWB室内定位系统的时域天线研究.电子科技大学硕士学位论文.2015.6。这类圆锥超宽带天线的共性为在圆锥的顶点与一个大的反射面之间进行馈点，此类圆锥超宽带天线的带宽较宽，满足了超宽带工作的要求。但此类圆锥超宽带天线的辐射方向图在水平方向是全向的，在垂直平面的上半平面内类似四分之一波长单极天线，具体如图2所示，不具有方向性增益，不能用对方向性有要求的场景，如定向通信系统及对方向性要求较高的雷达系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线，以解决上述现有技术中无法同时兼顾天线在整个工作频段上驻波小、增益大、方向性良好的问题。本专利技术采用以下技术方案：一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线，包括相互垂直设置的侧反射板和底板，在侧反射板和底板之间设置有主辐射体，主辐射体包括顶部抛物面和底部平面，底部平面与侧反射板的表面平行，底部平面通过支撑杆连接至侧反射板的表面，在底板内嵌入设置有馈电装置，主辐射体的边缘紧贴馈电装置；设主辐射体抛物面的半径为R，焦距为D；底板的长度为H1，宽度为H2；侧反射板的高度为V1，宽度为V2；馈电装置4的中心距离底板与侧反射板交接处的距离为F1，则这些参数满足的条件关系如下：D＝2R，F1＝R/2，H1＝V1≥3R，H2＝V2≥2R。进一步的，馈电装置包括铜探针，铜探针外套装有空心柱体结构的聚四氟乙烯绝缘体，聚四氟乙烯绝缘体嵌入安装在底板的板体内。进一步的，聚四氟乙烯绝缘体的直径为3mm，长度为2mm，铜探针的直径为1mm，长度为3.2mm，聚四氟乙烯绝缘体的顶面与底板的表面平齐，铜探针的顶端超过底板的表面0.2mm，铜探针的顶端与主辐射体的边缘相互接触用以电流导通。本专利技术的有益效果是：本专利技术充分利用了空间结构，利用抛物面锥体作为主辐射体，主辐射体在边缘馈电且有底板的情况下，不仅具有很宽的工作带宽还有较强的方向性。进一步，通过合理设计侧反射板和底板加强了其方向性及增益。本专利技术的天线最大增益可以达到约11.2dBi@6.8GHz，主瓣宽度最小约28.3°@6.8GHz，且频率覆盖了3.1GHz-19GHz，驻波小于2.5。本专利技术的天线可广泛应用于超宽带通信系统、雷达探测及成像系统等方面，特别适合窄波束高增益的应用场景，比现有的同类天线方向性显著提高。【附图说明】图1是本专利技术
技术介绍
中的圆锥超宽带天线结构示意图；图2是本专利技术
技术介绍
中的圆锥超宽带天线的仿真图；图3是本专利技术一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线的结构示意图；图4是本专利技术一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线的主视图；图5是本专利技术一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线的底板的俯视图；图6是本专利技术一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线的侧反射板的右视图；图7是本专利技术一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线的馈电装置示意图；图8是本专利技术一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线实施例天线的VSWR仿真图；图9是本专利技术一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线实施例天线的频率为6.8GHz时远场仿真图；图10是本专利技术一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线实施例天线的频率为5GHz、8GHz和10GHz时的远场仿真图。其中，1.侧反射板，2.支撑杆，3.主辐射体，4.馈电装置，5.底板，41.聚四氟乙烯绝缘体，42.铜探针。【具体实施方式】下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本专利技术提供了一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线，如图3所示，包括相互垂直设置的侧反射板1和底板5，在侧反射板1和底板5之间设置有主辐射体3，主辐射体3包括顶部抛物面和底部平面，底部平面与侧反射板1的表面平行，底部平面通过支撑杆2连接至侧反射板1的表面，在底板2内嵌入设置有馈电装置4，主辐射体3的边缘紧贴馈电装置4。如图4至图6所示，设主辐射体3抛物面的半径为R，焦距为D；底板5的长度为H1，宽度为H2；侧反射板1的高度为V1，宽度为V2；馈电装置的位置中心距离底板5宽边的距离为F1，则这些参数满足的条件关系如下：D＝2R，F1＝R/2，H1＝V1≥3R，H2＝V2≥2R。其中，如图7所示，馈电装置4包括圆柱结构的铜探针42，铜探针42外套装有空心柱体结构的聚四氟乙烯绝缘体41，聚四氟乙烯绝缘体41嵌入安装在底板5内，聚四氟乙烯绝缘体41与底板5过盈配合，铜探针42和聚四氟乙烯绝缘体41之间过盈配合。聚四氟乙烯绝缘体41的直径设置为3mm，长度设置为2mm，铜探针42的直径设置为1mm，长度设置为3.2mm，嵌入底板5的聚四氟乙烯绝缘体41的顶面与底板5的表面平齐，铜探针42的顶端超过底板5的表面0.2mm且与主辐射体的边缘相互接触用以电流导通。本专利技术的一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线包括主辐射体3、底板5、侧反射板1、支撑杆2及馈电装置4组成；主辐射体3为抛物面锥体结构，抛物面的半径为R，焦距为D，材质为铜；底板5是长度为H1，宽带为H2，厚度为1mm的铜板；侧辐射板1是高度为V1，宽带为V2，厚度为1mm的铜板；支撑杆2的直径为D2、长度为L2，其材料为聚四氟乙烯；支撑杆2把侧反射板1与主辐射体3胶和在一起；馈电种植4的中心位置距离底板5与侧反射板1交接处的距离为F1，距离底板5另一侧边的距离为F2，在底板5上开孔的直径为3mm。馈电装置4包括聚四氟乙烯绝缘体41和铜探针42；其中，聚四氟乙烯绝缘体直径为3mm，长度为2.0mm；铜探针42的直径为1mm，长度为3.2mm；铜探针42与主辐射体3紧密接触在一起，聚四氟乙烯绝缘体41与底板5为过盈配合；外部信号通过铜探针42加载到天线上面，天线的设计阻抗为50欧。实施例：制作一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线，其主辐射体3半本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线，其特征在于，包括相互垂直设置的侧反射板(1)和底板(5)，在所述侧反射板(1)和底板(5)之间设置有主辐射体(3)，所述主辐射体(3)包括顶部抛物面和底部平面，所述底部平面与所述侧反射板(1)的表面平行，所述底部平面通过支撑杆(2)连接至所述侧反射板(1)的表面，在所述底板(2)内嵌入设置有馈电装置(4)，所述主辐射体(3)的边缘紧贴所述馈电装置(4)；设所述主辐射体(3)抛物面的半径为R，焦距为D；底板(5)的长度为H1，宽度为H2；侧反射板(1)的高度为V1，宽度为V2；馈电装置4的中心距离底板(5)与侧反射板(1)交接处的距离为F1，则这些参数满足的条件关系如下：D＝2R，F1＝R/2，H1＝V1≥3R，H2＝V2≥2R。

【技术特征摘要】
1.一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线，其特征在于，包括相互垂直设置的侧反射板(1)和底板(5)，在所述侧反射板(1)和底板(5)之间设置有主辐射体(3)，所述主辐射体(3)包括顶部抛物面和底部平面，所述底部平面与所述侧反射板(1)的表面平行，所述底部平面通过支撑杆(2)连接至所述侧反射板(1)的表面，在所述底板(2)内嵌入设置有馈电装置(4)，所述主辐射体(3)的边缘紧贴所述馈电装置(4)；设所述主辐射体(3)抛物面的半径为R，焦距为D；底板(5)的长度为H1，宽度为H2；侧反射板(1)的高度为V1，宽度为V2；馈电装置4的中心距离底板(5)与侧反射板(1)交接处的距离为F1，则这些参数满足的条件关系如下：D＝2R，F1＝R/2，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61