一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线制造技术

本发明专利技术涉及波束赋形天线技术领域，公开了一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线，包括依次连接的同轴波导转换单元、矩圆波导转换单元、扼流环反射器、波束赋形辐射器，所述波束赋形辐射器包括若干圈圆环形的波束赋形辐射元。本发明专利技术解决了现有技术存在的辐射性能差、功率容量小、体积大等问题。体积大等问题。体积大等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线


[0001]本专利技术涉及波束赋形天线
，具体是一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线。

技术介绍

[0002]波束赋形天线可采用单天线或者阵列天线形式来实现。阵列天线由多个天线单元间不同相位梯度配置实现波束赋形，但其孔径尺寸大、成本高、效率低；采用单天线可以实现波束赋形，但现有的设计存在体积偏大、功率容量小的缺点，并且赋形带宽较窄，相对带宽小于10％，对于要求宽频带、
±
60度大角度赋形、功率容量大以及结构紧凑的应用平台，现有技术不能满足要求。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线，解决现有技术存在的辐射性能差、功率容量小、体积大等问题。
[0004]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0005]一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线，包括依次连接的同轴波导转换单元、矩圆波导转换单元、扼流环反射器、波束赋形辐射器，所述波束赋形辐射器包括若干圈圆环形的波束赋形辐射元。
[0006]作为一种优选的技术方案，所述波束赋形辐射元由金属制成。
[0007]作为一种优选的技术方案，所述波束赋形辐射器还包括两个及以上绝缘的介质柱、辐射器底座，扼流环反射器、介质柱、辐射器底座依次连接，所述波束赋形辐射元套设于所述介质柱外壁。
[0008]作为一种优选的技术方案，两个及以上介质柱顺次连接，两个及以上介质柱的横截面的直径沿远离所述扼流环反射器的方向逐渐减小，套设于每个介质柱外壁的波束赋形辐射元数量为～8个。
[0009]作为一种优选的技术方案，所述介质柱由聚酰亚胺材料制成。
[0010]作为一种优选的技术方案，所述同轴波导转换单元为天线馈线，所述同轴波导转换单元用于将同轴馈电转换成波导TE模。
[0011]作为一种优选的技术方案，所述矩圆波导转换单元包括转换段、传输段，同轴波导转换单元、转换段、传输段、扼流环反射器依次连接，所述转换段包括贯通的转换腔；所述转换腔的靠近所述同轴波导转换单元的一端横截面为矩形，矩形长为a，宽为b；所述转换腔的远离所述同轴波导转换单元的一端横截面为圆形，圆形的直径为ΦD。
[0012]作为一种优选的技术方案，a为(0.85
±
0.15)λ0，b为(0.42
±
0.1)λ0，ΦD1为(0.85
±
0.1)λ0，传输段长度L≥3.67λ0；其中，λ0为工作频率中心波长。
[0013]作为一种优选的技术方案，扼流环反射器的直径ΦD2为(3.7
±
0.5)λ0，高度H为(0.25
±
0.05)λ0。
[0014]作为一种优选的技术方案，a为(0.85
±
0.15)λ0，b为(0.42
±
0.1)λ0，ΦD1为(0.85
±
0.1)λ0，传输段长度L≥3.67λ0，ΦD2为(3.7
±
0.5)λ0，高度H为(0.25
±
0.05)λ0。
[0015]本专利技术相比于现有技术，具有以下有益效果：
[0016](1)本专利技术；
[0017](2)
[0018](3)(2)本专利技术
[0019](4)
附图说明
[0020]图1为本专利技术所述的一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术所述的矩圆波导转换单元的结构示意图；
[0022]图3为图2的左视图；
[0023]图4为本专利技术所述的扼流环反射器的结构示意图(图2的正视图)；
[0024]图5为本专利技术所述的波束赋形辐射器的结构示意图；
[0025]图6为本专利技术的宽频带赋形天线驻波仿真曲线图；
[0026]图7为本专利技术的天线方向图仿真曲线图之一(低频点f
min
)；
[0027]图8为本专利技术的天线方向图仿真曲线图之二(中间频点f0)；
[0028]图9为本专利技术的高频点天线方向图仿真曲线图之三(高频点f0)；
[0029]图10为本专利技术的天线驻波曲线图；
[0030]图11为本专利技术的方向图测试曲线图之一(低频点f
min
)；
[0031]图12为本专利技术的方向图测试曲线图之二(中间频点f0)；
[0032]图13为本专利技术的方向图测试曲线图之三(高频点f0)。
[0033]附图中标记及相应的零部件名称：1
‑
同轴波导转换单元，2
‑
矩圆波导转换单元，3
‑
扼流环反射器，4
‑
波束赋形辐射器，5
‑
支撑座，21
‑
转换段，22
‑
传输段，41
‑
波束赋形辐射元，42
‑
介质柱，43
‑
辐射器底座，211
‑
转换腔。
具体实施方式
[0034]下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0035]实施例1
[0036]如图1至图13所示，一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线，包括依次连接的同轴波导转换单元1、矩圆波导转换单元2、扼流环反射器3、波束赋形辐射器4，所述波束赋形辐射器4包括若干圈圆环形的波束赋形辐射元41。
[0037]本专利技术提供一种工作带宽达到40％，体积小、功率容量高、
±
60度宽角赋形、高辐射效率的赋形天线形式。该天线采用喇叭馈源直接激励寄生元的形式，产生赋形方向图，所需反射器尺寸大幅缩小，从而有效减少了天线尺寸；采用金属喇叭天线作为馈源，减少了射频损耗，同时也提高了天线功率容量；优化寄生元个数、尺寸以及纵向间隔，实现了宽频带波束赋形；采用扼流环设计，改善了载体平台对天线辐射性能的影响；天线结构简单牢靠，
体积小、重量轻。
[0038]作为一种优选的技术方案，所述波束赋形辐射元41由金属制成。
[0039]作为一种优选的技术方案，所述波束赋形辐射器4还包括两个及以上绝缘的介质柱42、辐射器底座43，扼流环反射器3、介质柱42、辐射器底座43依次连接，所述波束赋形辐射元41套设于所述介质柱42外壁。
[0040]作为一种优选的技术方案，两个及以上介质柱42顺次连接，两个及以上介质柱42的横截面的直径沿远离所述扼流环反射器3的方向逐渐减小，套设于每个介质柱42外壁的波束赋形辐射元41数量为3～8个。
[0041]作为一种优选的技术方案，所述介质柱42由聚酰亚胺材料制成。
[0042]多圈波束赋形辐射元41决定了方向图赋形的带宽以及赋形质量，使得天线具有宽频带波束赋形能力，相对带宽达到了40％，并且在
±
60度左右本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线，其特征在于，包括依次连接的同轴波导转换单元(1)、矩圆波导转换单元(2)、扼流环反射器(3)、波束赋形辐射器(4)，所述波束赋形辐射器(4)包括若干圈圆环形的波束赋形辐射元(41)。2.根据权利要求1所述的一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线，其特征在于，所述波束赋形辐射元(41)由金属制成。3.根据权利要求2所述的一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线，其特征在于，所述波束赋形辐射器(4)还包括两个及以上绝缘的介质柱(42)、辐射器底座(43)，扼流环反射器(3)、介质柱(42)、辐射器底座(43)依次连接，所述波束赋形辐射元(41)套设于所述介质柱(42)外壁。4.根据权利要求3所述的一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线，其特征在于，两个及以上介质柱(42)顺次连接，两个及以上介质柱(42)的横截面的直径沿远离所述扼流环反射器(3)的方向逐渐减小，套设于每个介质柱(42)外壁的波束赋形辐射元(41)数量为3～8个。5.根据权利要求4所述的一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线，其特征在于，所述介质柱(42)由聚酰亚胺材料制成。6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线，其特征在于，所述同轴波导转换单元(1)为天线馈线，所述同轴波导转换单元(1)用于将同轴馈电转换成波导TE10模。7.根据权利要求6所述的一种基于多圈波束赋形辐射元的宽带赋形天线，其特征在于，所述矩圆波导转换单元(2)包括转换段(21)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶君永，谢雨希，张登材，刘士林，朱海冰，刘渝，柏京，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：