一种电磁偶极子天线、宽频宽波束天线阵列制造技术

本发明专利技术的一种电磁偶极子天线、宽频宽波束天线阵列，其中，电磁偶极子天线包括馈电结构和设置在所述馈电结构两侧的短路平行板，所述短路平行板上设有天线臂，所述天线臂与所述短路平行板之间的夹角大于0度且小于90度。本发明专利技术的一种电磁偶极子天线，通过将天线臂与短路平行板之间设计呈大于0度而小于90度的结构，以拓宽波束宽度至100度以上，并在短路平行板上设置多个天线臂，利用多个天线臂，使得宽频段内波束宽度更加稳定。

An electromagnetic dipole antenna, wide frequency and wide beam antenna array

【技术实现步骤摘要】
一种电磁偶极子天线、宽频宽波束天线阵列
本专利技术涉及微波
，更具体地，涉及一种电磁偶极子天线、宽频宽波束天线阵列。
技术介绍
传统的电磁偶极子天线结构主要由Г型馈电结构、短路平行板、天线两臂以及反射板构成，其带宽一般为60％，结构如图1所示。其设计思路起源于Chlavin提出的电偶极子与磁偶极子相结合的互补型天线结构。因为理想磁偶极子在E面内拥有全向辐射特性，当它与在H面内全向辐射的电偶极子同时被激励时，恰好可以形成互补，使得天线整体的辐射方向图在E面和H面内波束宽度较宽且近似等同(一般为60°～70°)。磁电偶极子天线是由一对正交放置的电偶极子和磁偶极子构成的。把两种偶极子组合在一副天线中的思路和想法最初被Calvin在1954年提出，图2所示即为他在当年提出的想法，描述了两种偶极子实现互补特性的可行性，在当时引起了不小的反响。电偶极子方向图在E面呈8字形，在H面呈O形，相反地，磁偶极子方向图在E平面看起来是O字形，在磁场平面是8字型。当共同放置并以等能量等相位激励电偶极子和磁偶极子时，得出的辐射方向图在电场平面和磁场平面是相同的心形，与此同时后瓣能被有效控制。尽管短路平行板带来的辐射电场能够稍加展宽偶极子天线的E面波束宽度，但波束宽度往往只能被展宽到60°～75°的范围。对于100°以上的宽波束设计指标，在H面内可以通过调整天线两臂臂宽实现，而在E面内则需要考虑其他可行的设计方法，改进电磁偶极子天线的结构。
技术实现思路
本专利技术提供一种电磁偶极子天线、宽频宽波束天线阵列，通过下倾偶极子两臂的天线结构，并采用成对的定向偶极子大幅提升天线波束宽度的稳定性，使得天线阵列能在更宽的频段内提供稳定的波束宽度。根据本专利技术的一个方面，提供一种电磁偶极子天线，包括馈电结构和设置在所述馈电结构两侧的短路平行板，所述短路平行板上设有天线臂，所述天线臂与所述短路平行板之间的夹角大于0度且小于90度。在上述方案基础上优选，每一个所述短路平行板上的天线臂至少为两个，且相邻所述天线臂之间间隔设置并与所述短路平行板相连。在上述方案基础上优选，所述天线臂与所述短路平行板之间的夹角为60度。本专利技术还提供了一种宽频宽波束天线阵列，包括如上所述的一种电磁偶极子天线。在上述方案基础上优选，还包括威尔金森功分馈网，所述威尔金森功分馈网包括一个输入端和两个输出端，两个所述输出端分别与两个所述电磁偶极子天线的所述馈电结构电性相连。在上述方案基础上优选，包括两个所述威尔金森功分馈网，两个所述威尔金森功分馈网的输入端的输入电信号相位不同。本专利技术的一种电磁偶极子天线，通过将天线臂与短路平行板之间设计呈大于0度而小于90度的结构，以拓宽波束宽度至100度以上，并在短路平行板上设置多个天线臂，利用多个天线臂，使得宽频段内波束宽度更加稳定。附图说明图1为本专利技术的传统磁电偶极子的结构图；图2为本专利技术的磁电偶极子的工作原理图；图3为本专利技术的电磁偶极子天线的正视图；图4为本专利技术的电磁偶极子天线的俯视图；图5为本专利技术的电磁偶极子天线的左视图；图6为本专利技术的三阶威尔金森功分馈网；图7为本专利技术的三阶威尔金森功分馈网细节图；图8为本专利技术的宽频宽波束天线阵列的立体图；图9为本专利技术的宽频宽波束天线阵列的正视图；图10为本专利技术的宽频宽波束天线阵列的端口反射和隔离度；图11为本专利技术的宽频宽波束天线阵列的波束宽度。具体实施方式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。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。请参阅图3，并结合图4和图5所示，本专利技术的一种电磁偶极子天线，包括馈电结构10和设置在馈电结构10两侧的短路平行板20，短路平行板20上设有天线臂21，天线臂21与短路平行板20之间的夹角大于0度且小于90度。如图3所示，天线臂21与短路平行板20之间的夹角为60度，其中，本专利技术的馈电结构10包括平行于两个短路平行板20的传输线和容性补偿条、以及垂直连接传输线和容性补偿条的能量耦合条。传输线的底端，也就是靠近基板底端的一端，在短路贴片处利用超小型(SMA，SubMiniatureversionA)连接器连接。其中，SMA的内导体连接短路贴片，SMA的外导体连接背面的地板。此外，传输线、能量耦合条和容性补偿条均为条状金属贴片。能量耦合条垂直连接于容性补偿条的顶端，二者构成倒L形的耦合带。传输线的顶端和由能量耦合条、容性补偿条构成的倒L形耦合带连接，在基板上形成倒U形的馈电结构10。馈电结构10的开口朝向基板的底端。倒U形馈电结构10的水平部分，即能量耦合条，耦合电特性到天线而倒L形耦合带的垂直部分，即容性补偿条，用于补偿由于水平部分引起的感性电抗。简言之，能量耦合条是电感性的，而容性补偿条是电容性的。请参阅图4所示，每一个短路平行板20上的天线臂21至少为两个，且相邻天线臂21之间间隔设置并与短路平行板20相连。本专利技术利用在成对定向电磁偶极子天线中，当两个电磁偶极子天线单元之间的间距适当，同时它们距离反射板的高度恰当时，能够同时在E面和H面内较好地维持其天线阵列波束宽度的宽带内稳定性。因此，本专利技术利用在短路平行板20上设置多个天线臂21，引入多单元的设计思路能够改善波束宽度的带内不稳定性，对提升天线的方向图带宽有极大的帮助。本专利技术还提供了一种宽频宽波束天线阵列，包括如上的一种电磁偶极子天线。请参阅图6、图7、图8和图9所示，本专利技术还包括威尔金森功分馈网30，威尔金森功分馈网30包括一个输入端31和两个输出端32，两个输出端32分别与两个电磁偶极子天线的馈电结构10电性相连。其中，威尔金森功分馈网30的结构图如6和图7所示，优选的是，本专利技术包括两个威尔金森功分馈网30，两个威尔金森功分馈网30的输入端31的输入电信号相位不同。本专利技术利用威尔金森功分馈网30的输入端31的输入电信号相位不同，通过调整双极化传输线上的输入相位差，使其与空间耦合的相位形成不同相位差，理想情况下实现在双极化输入端口等幅反相的完全抵消效果，从而进一步实现大幅提高极化隔离度的作用。利用一组三阶威尔金森宽带功分器对磁电偶极子阵列进行馈电，使得天线的阻抗带宽覆盖0.9GHZ～2.5GHZ(94％相对带宽)、极化隔离度近-50dB且水平方向图波束宽度维持在100°～120°，如图10和图11所示。图10中，S1,1、S2,1、S2,2是传输线电路仿真的S参数结果，S1,1是端口1的反射参数，S2,2是端口2的反射参数，S2,1是端口1，2间的隔离度。图11显示了天线阵列在1GHZ到2.5GHZ频段的水平面波束宽度。本专利技术的一种电磁偶极子天线，通过将天线臂21与短路平行板20之间设计呈大于0度而小于90度的结构，以拓宽波束宽度至100度以上，并在短路平行板20上设置多个天线臂21，利用多个天线臂21，使得宽频段内波束宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁偶极子天线，其特征在于，包括馈电结构和设置在所述馈电结构两侧的短路平行板，所述短路平行板上设有天线臂，所述天线臂与所述短路平行板之间的夹角大于0度且小于90度。/n

【技术特征摘要】
1.一种电磁偶极子天线，其特征在于，包括馈电结构和设置在所述馈电结构两侧的短路平行板，所述短路平行板上设有天线臂，所述天线臂与所述短路平行板之间的夹角大于0度且小于90度。


2.如权利要求1所述的一种电磁偶极子天线，其特征在于，每一个所述短路平行板上的天线臂至少为两个，且相邻所述天线臂之间间隔设置并与所述短路平行板相连。


3.如权利要求1所述的一种电磁偶极子天线，其特征在于，所述天线臂与所述短路平行板之间的夹角为60度。

【专利技术属性】
技术研发人员：张岭，陈志勇，
申请(专利权)人：武汉灵动时代智能技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42