一种异形介质加载抛物线渐变线小型化宽带天线制造技术

本发明专利技术公开了一种异形介质加载抛物线渐变线小型化宽带天线，扁立方体介质层外轮廓为长方体板状，安装在金属地板上，抛物线渐变线金属单极子布置在扁立方体介质层上，其底端馈电部分采用抛物线渐变线形状，金属地板为长方体板状，中间孔洞内径与同轴馈电连接器介质层外径一致，使得同轴馈电连接器内芯穿过金属地板与抛物线渐变线金属单极子相连，倒置棱台介质层外轮廓为倒置的棱台，倒扣在抛物线渐变线金属单极子外部且位于扁立方体介质层上。本发明专利技术天线尺寸可根据实际应用需求适当调整，天线使用频率也可通过调整异形金属单极子高度、金属地板边长、倒置棱台介质层高度、扁立方体介质层高度等比例增大或缩小，整体天线结构及应用场合灵活。

A kind of broadband antenna with parabola gradients loaded on special-shaped medium

【技术实现步骤摘要】
一种异形介质加载抛物线渐变线小型化宽带天线
本专利技术属于微波天线
，涉及一种倒置棱台及扁立方体形状相结合的异形高介电常数介质加载天线，以及一种馈电结构为抛物线渐变线的单极子天线，将二者结构融合，使得天线高度小、带宽宽，主要使用方向为民用及军用飞机、车辆等通信系统。
技术介绍
介质谐振器一般由低损耗(tanδ＝10-4以下)、高介电常数(εr为20～100)的材料做成，经常用于屏蔽微波电路中，如滤波器、振荡器等。在这些介质谐振器中能得到很高的无载Q(品质因数)值。假如介质谐振器放在自由空间中，则其最低阶模(主模)的Q值大大减小，其功率在空间中辐射，因此可作为天线，即介质加载天线。由于引入了高介电常数材料，介质加载天线的尺寸得到缩减(根据介质加载天线的基本理论，天线能够按照大约的量级减小尺寸，λ0为天线谐振频率所对应的波长)，其还具有功率容量高等优点；但由于介电常数大导致天线电尺寸小，实际物理尺寸的变化对天线性能的影响非常敏感，尤其是馈电部分，阻抗更是难于调节，因此，实际应用的介质加载天线一般带宽较小(相对带宽一般在10％以下)。单极子天线较多地应用于一点多址通信中，广泛地应用于军事、航天、遥控、遥测领域。常规单极子天线虽然结构简单、电气性能稳定，但此类天线一般为全金属结构，其质量较重，为载荷平台增加了负担；且这些类型的天线高度为四分之一波长(0.25λ0)，并且由于馈电部分阻抗突变导致天线带宽较窄(相对带宽一般在5％以下)，不能满足日益增长的实际使用需求。考虑到上述情况，有必要为实际通信平台开发一种新的天线形式，结合介质加载天线及单极子天线的优点并加以改进，使其高度更小、带宽更宽，提供比现有的天线设计更理想的电磁特性及结构特性。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是：克服现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种倒置棱台及扁立方体形状相结合的异形介质加载抛物线渐变线小型化宽带天线，使其解决传统介质天线加载天线阻抗难于调节、带宽窄以及常规单极子天线质量重、带宽窄等问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种倒置棱台及扁立方体形状相结合的异形介质加载抛物线渐变线小型化宽带天线，由抛物线渐变线金属单极子、金属地板、倒置棱台介质层、扁立方体介质层及插入天线结构中的同轴馈电连接器构成；抛物线渐变线金属单极子的底端馈电部分采用抛物线渐变线形状，底端中间有螺纹孔，上端为半圆形状，单极子选取材料为铝；金属地板为薄立方体，中间有孔洞，其内径与连接器介质层外径一致，可以使得连接器穿过地板与异形抛物线渐变线金属单极子相连，金属地板选取材料为铝；倒置棱台介质层外轮廓为倒置的棱台，自上而下倒扣在抛物线渐变线金属单极子上(该结构采用粉末材料模具加工的方式生产)，倒置棱台介质层选取材料为高介电常数特种陶瓷材料(εr为20)；扁立方体介质层外轮廓为扁立方体，自下而上安装在金属地板上，扁立方体介质层的底面与金属地板的底面平齐，扁立方体介质层选取材料为高介电常数特种陶瓷材料(εr为20)；天线采用SMA型同轴馈电连接器连接馈电，连接器选用陕西华达科技股份有限公司的JSMA-KFD153-3，其特殊之处在于伸出的内芯有螺纹，连接器的内芯穿过金属地板与抛物线渐变线金属单极子内螺纹旋拧连接；同轴接头输出的能量从馈电端馈入，进而激起天线表面电流，从而产生辐射。(三)有益效果上述技术方案所提供的异形介质加载抛物线渐变线小型化宽带天线，由于天线辐射体仅采用金属铝及高介电常数特种陶瓷材料(εr为20)构成，加工制作容易、重量轻(重量可减轻18％)；由于天线采用高介电常数特种陶瓷材料(εr为20)将倒置棱台及扁立方体形状相结合作为外层介质谐振器，从而大大减小天线的尺寸(与常规单极子天线相比较，极化方向高度可缩减46％)；由于天线借助单极子天线的基本结构，其主辐射体采用抛物线渐变线(Z(z)＝(a+bz)2，0＜z＜L)的形式，从而极大拓展天线的带宽至48％；此外，本天线尺寸可根据实际应用需求适当调整，天线使用频率也可通过调整异形金属单极子高度、金属地板边长、倒置棱台介质层高度、扁立方体介质层高度等比例增大或缩小，整体天线结构及应用场合灵活。附图说明图1是本专利技术天线俯视图。图2是本专利技术天线仰视图。图3是本专利技术天线前视图。图4是本专利技术天线侧视图。图5是本专利技术天线的反射损耗与频率的关系。图6是本专利技术天线的水平面方向图。图中：1.抛物线渐变线金属单极子2.金属地板3.倒置棱台介质层4.扁立方体介质层5.同轴馈电连接器。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。参见图1、图2、图3、图4所示，本专利技术是一种倒置棱台及扁立方体形状相结合的异形介质加载抛物线渐变线小型化宽带天线，由抛物线渐变线金属单极子1、金属地板2、倒置棱台介质层3、扁立方体介质层4以及同轴馈电连接器5共同构成。抛物线渐变线金属单极子1的底端馈电部分采用抛物线渐变线形状，底端中间有螺纹孔，上端为半圆形状，单极子选取材料为铝；金属地板2为长方体板状，中间有孔洞，其内径与同轴馈电连接器介质层外径一致，可以使得同轴馈电连接器5穿过金属地板2与抛物线渐变线金属单极子1相连，金属地板2选取材料为铝；倒置棱台介质层3外轮廓为倒置的棱台，自上而下倒扣在抛物线渐变线金属单极子1上(该结构需采用粉末材料模具加工的方式生产)，倒置棱台介质层3选取材料为高介电常数特种陶瓷材料(εr为20)；扁立方体介质层4外轮廓为长方体板状，自下而上安装在金属地板2上，扁立方体介质层4的底面与金属地板2的底面平齐，扁立方体介质层4选取材料为高介电常数特种陶瓷材料(εr为20)；天线采用SMA型同轴馈电连接器5连接馈电，连接器选用陕西华达科技股份有限公司的JSMA-KFD153-3，其特殊之处在于伸出的同轴馈电连接器内芯有螺纹，连接器的内芯穿过金属地板2与抛物线渐变线金属单极子1内螺纹旋拧连接；同轴馈电连接器5输出的能量从馈电端馈入，进而激起天线表面电流，从而产生辐射。需要指出的是，天线极化方向总高度(即倒置棱台介质层与扁立方体介质层高度的总和)为13mm，天线的工作频率为3.1GHz～5.1GHz，相对带宽约为48％；最低工作频率3.1GHz所对应的波长为96.8mm，在最低工作频率上对应的常规单极子高度(0.25λ0)为24.2mm，相对带宽一般在5％以下；通过比较可知，与常规单极子天线相比较，本专利技术倒置棱台及扁立方体形状相结合的异形介质加载抛物线渐变线小型化宽带天线极化方向高度可缩减46％，且带宽也能够得到较大的拓展。在本专利技术中，抛物线渐变线金属单极子1是起辐射作用的最主要部件，用于向空间辐射电磁波，当发射信号时，同轴馈电连接器5通过连接的同轴电缆输入外接发射机的发射信号，同轴接头输出的能量激起抛物线渐变线金属单极子1上的表面电流，从而产生辐射；倒置棱台介质层3、扁立方体介质层4共同起到介质谐振器的作用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异形介质加载抛物线渐变线小型化宽带天线，其特征在于，包括：抛物线渐变线金属单极子(1)、金属地板(2)、倒置棱台介质层(3)、扁立方体介质层(4)以及同轴馈电连接器(5)；扁立方体介质层(4)外轮廓为长方体板状，安装在金属地板(2)上，扁立方体介质层(4)的底面与金属地板(2)的底面平齐，抛物线渐变线金属单极子(1)布置在扁立方体介质层(4)上，其底端馈电部分采用抛物线渐变线形状，金属地板(2)为长方体板状，中间有孔洞，其内径与同轴馈电连接器介质层外径一致，使得同轴馈电连接器(5)内芯穿过金属地板(2)与抛物线渐变线金属单极子(1)相连，倒置棱台介质层(3)外轮廓为倒置的棱台，倒扣在抛物线渐变线金属单极子(1)外部且位于扁立方体介质层(4)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种异形介质加载抛物线渐变线小型化宽带天线，其特征在于，包括：抛物线渐变线金属单极子(1)、金属地板(2)、倒置棱台介质层(3)、扁立方体介质层(4)以及同轴馈电连接器(5)；扁立方体介质层(4)外轮廓为长方体板状，安装在金属地板(2)上，扁立方体介质层(4)的底面与金属地板(2)的底面平齐，抛物线渐变线金属单极子(1)布置在扁立方体介质层(4)上，其底端馈电部分采用抛物线渐变线形状，金属地板(2)为长方体板状，中间有孔洞，其内径与同轴馈电连接器介质层外径一致，使得同轴馈电连接器(5)内芯穿过金属地板(2)与抛物线渐变线金属单极子(1)相连，倒置棱台介质层(3)外轮廓为倒置的棱台，倒扣在抛物线渐变线金属单极子(1)外部且位于扁立方体介质层(4)上。


2.如权利要求1所述的异形介质加载抛物线渐变线小型化宽带天线，其特征在于，所述抛物线渐变线金属单极子(1)采用抛物线渐变线Z(z)＝(a+bz)2，0＜z＜L的形式，a、b、L为常数。


3.如权利要求2所述的异形介质加载抛物线渐变线小型化宽带天线，其特征在于，所述抛物线渐变线金属单极子(1)底端中间有连接同轴馈电连接器(5)内芯的螺纹孔，上端为半圆形状。


4.如权利要求3所述的异形介质加载抛物线渐变线小型化宽带天线，其特征在于，所述同轴馈电连接器(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟玲玲，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12