基于多重加载的超宽带折叠偶极子天线装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及宽带天线装置设计与波束控制技术，具体地说是一种可用于雷达和通信等无线电系统中的基于多重加载的超宽带折叠偶极子天线装置，其特征在于，设有折叠偶极子对数周期天线辐射器、超薄半开放金属腔体、局部加载的微波吸波材料、高介电常数覆盖介质、集中加载电阻，其中折叠偶极子对数周期天线辐射器放置在金属腔体中，微波吸波材料局部填充于金属腔体内，高介电常数覆盖介质覆盖于低频振子处，覆盖范围大于低频振子对应的区域；本发明专利技术中的基于多重加载的宽带天线设计方案适合应用于超宽带雷达系统、无源测向系统、电子对抗系统、电子侦察系统和超宽带通信系统中，重要较为重要的应用价值和实际意义。较为重要的应用价值和实际意义。

【技术实现步骤摘要】
基于多重加载的超宽带折叠偶极子天线装置

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[0001]本专利技术涉及宽带天线装置设计与波束控制技术，具体地说是一种可用于雷达和通信等无线电系统中的基于多重加载的超宽带折叠偶极子天线装置。

技术介绍
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[0002]在导弹被动制导雷达、电子侦察和超宽带无线通信等领域，宽带天线及其阵列作为电磁信号的传感器装置，发挥着重要作用。在实际工作平台下，通常天线安装空间极为有限，特别是在载体平台为飞行器时，往往要求天线及其阵列使用适应载体空间的尺寸和形状，保持气动特性，但是同时天线的辐射性能和电路性能不能严重恶化，因此，载体平台上的宽带天线需要具有小型化、低剖面和宽带的辐射性能，特殊条件时，天线应该有波束调控能力，实现预期的波束指向。
[0003]超宽带天线通常用作被动接收的场合，要求天线具有宽带的阻抗和辐射性能，以实现预期空间范围的信号接收和参数测量，因此，往往对天线的辐射方向图的指向有一定的要求，往往天线的波束宽度越宽越有利。带宽天线的原理和方法包括角形结构天线、自补结构天线、自相似天线、增大电流辐射面积、补偿与加载等。
[0004]在传统天线的实际应用中，天线大都是直接暴露在空气中，既受空气的氧化腐蚀，又不利于天线的隐蔽性，特别是恶劣环境对天线的损害以及天线性能的影响会更大。介质埋藏天线由于自身体积小、隐蔽性强、稳定性好、能够较好地保护天线，拓展带宽等特点，越来越受到国内外学者的重视。因为整个天线被介质覆盖，介质中存在介质损耗、辐射损耗、表面波损耗等，介质埋藏天线辐射效率降低。

技术实现思路
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[0005]本专利技术针对飞行器平台的超宽带被动雷达系统中的天线传感器技术要求，提出了一种采用多重加载技术的小型化和低剖面宽带天线及波束调控技术的基于多重加载的超宽带折叠偶极子天线装置。
[0006]本专利技术通过以下措施达到：
[0007]一种基于多重加载的超宽带折叠偶极子天线装置，其特征在于，设有折叠偶极子对数周期天线辐射器、超薄半开放金属腔体、局部加载的微波吸波材料、高介电常数覆盖介质、集中加载电阻，其中折叠偶极子对数周期天线辐射器放置在金属腔体中，微波吸波材料局部填充于金属腔体内，高介电常数覆盖介质覆盖于低频振子处，覆盖范围大于低频振子对应的区域；
[0008]所述折叠偶极子对数周期天线辐射器中的振子类型为折叠偶极子，馈电方式采用宽带巴伦结构，假设第n个振子和第n
‑
1个振子的长度分别为L
n
和L
n
‑1，第n个振子和第n
‑
1个振子的宽度分别为W
n
和W
n
‑1，第n个振子和第n
‑
1个振子的位置分别为R
n
和R
n
‑1于是有：
[0009][0010][0011][0012]折叠偶极子对数周期天线辐射器的激励端为共面带状线，共面带状线为平衡结构的传输线，并引入宽带巴伦。
[0013]本专利技术宽带巴伦采用集成式的宽带Balun，输出端为共面带状线，输入端为特性阻抗为50欧姆的微带线，采用扇形枝节进行阻抗调配，引入渐变线阻抗变换段，共同实现阻抗变换和平衡到不平衡的变换，实现输入端的阻抗匹配；为了减少Balun对折叠偶极子对数周期天线的遮挡，以达到减少辐射方向图影响的目标，本专利技术采用异形金属铜箔地板，金属铜箔地板呈六边形，其中底边与介质基板边缘平齐，底边的对边为顶边，顶边与底边平行设置，顶边一端连接竖直延伸段的上端，顶边的另一端连接第一斜边的上端，其中顶边与竖直延伸段的夹角为90
°
，顶边与第一斜边的夹角大于90
°
，竖直延伸段的下端与第二斜边的上端相连，第二斜边的下端与底边一端相连，底边的另一端与第一斜边的下端相连，其中第一斜边与第二斜边互相平行。
[0014]本专利技术的折叠偶极子对数周期宽带天线的低频振子长度为53毫米，振子个数为14，加载的覆盖介质的相对介电常数为9.8，介质基板厚度为10毫米，长度为120毫米，覆盖于低频振子处，范围大于低频振子对应的区域；金属腔体深度为10毫米，腔体底部填充常规的微波吸波材料，损耗角正切值约为0.5，吸波材料为局部加载。
[0015]本专利技术在超薄的金属腔体底部，局部填充微波材料，设计微波吸波材料的厚度、损耗角正切和尺寸，在保证天线增益的条件下，调整宽带天线的波束形状。在天线的低频振子处，采用集总电阻的分布式加载，吸收低频处的反射电磁波能量，减少低频处的回波损耗。在整个折叠偶极子对数周期天线辐射器的上方，加载高介电常数的介质材料，实现介质埋藏的效果，由于慢波效应，导致天线的电尺寸减缩，实现小型化的效果；在本专利技术设计的介质埋藏技术方案中，埋藏介质由顶部的低损耗高介电常数介质材料和底部的高介电常数高损耗材料与金属边界共同组成，其尺寸和性能由全波电磁仿真和优化确定。
[0016]本专利技术针对飞行器载体平台环境，根据宽带天线的波束调控要求，提出了一种基于多重加载的宽带天线设计方案及天线装置，该天线装置采用折叠偶极子对数周期天线作为基本辐射器，针对天线安装平台为金属导体的实际情况，引入了部分吸收边界、介质埋藏和集中电阻等多重加载技术，改善天线的低频处的工作性能，调控天线的辐射方向图，达到天线波束覆盖和探测与信号测量的要求。本专利技术设计了集成巴伦馈电的折叠偶极子对数周期天线辐射器，天线性能稳定、波束较宽、成本低廉、易于加工和装配；多重加载技术的引入，使得宽带天线的设计方式更为灵活，自由度大，为实际工作中特殊性能需求的天线设计提供了技术途径。本专利技术中的基于多重加载的宽带天线设计方案适合应用于超宽带雷达系统、无源测向系统、电子对抗系统、电子侦察系统和超宽带通信系统中，重要较为重要的应用价值和实际意义。
附图说明：
[0017]附图1是本专利技术的结构示意图，其中图1(a)整体结构示意图，图1(b)是去除覆盖介
质后的天线结构图，图1(c)是天线的金属边界以及吸波材料边界示意图。。
[0018]附图2是本专利技术中折叠偶极子对数周期天线辐射器的分解示意图，其中图2(a)是折叠偶极子对数周期天线辐射器的结构示意图；图2(b)是辐射器的主视图，图2(c)是辐射器的后视图。
[0019]附图3是本专利技术中继承印刷巴伦的结构图，其中图3(a)是立体图，图3(b)是主视图，图3(c)是后视图。
[0020]附图4是本专利技术中折叠偶极子对数周期天线辐射器的参数示意图。
[0021]附图5是天线端口的回波损耗仿真结果。
[0022]附图6是频率为1.2GHz时的天线辐射特性仿真结果，图6(a)三维增益方向图，图6(b)三维轴比方向图，图6(c)在xoz面的增益方向图，图6(d)在xoz面的轴比方向，图6(e)在yoz面的增益方向图，图6(f)在yoz面的轴比方向图。附图7频率为2GHz时的天线辐射特性仿真结果，图7(a)三维增益方向图
[0023]图7(b)三维轴比方向图，图7(c)在xoz面的增益方向图，图7(d)在xoz面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多重加载的超宽带折叠偶极子天线装置，其特征在于，设有折叠偶极子对数周期天线辐射器、超薄半开放金属腔体、局部加载的微波吸波材料、高介电常数覆盖介质、集中加载电阻，其中折叠偶极子对数周期天线辐射器放置在金属腔体中，微波吸波材料局部填充于金属腔体内，高介电常数覆盖介质覆盖于低频振子处，覆盖范围大于低频振子对应的区域；所述折叠偶极子对数周期天线辐射器中的振子类型为折叠偶极子，馈电方式采用宽带巴伦结构，假设第n个振子和第n
‑
1个振子的长度分别为L
n
和L
n
‑1，第n个振子和第n
‑
1个振子的宽度分别为W
n
和W
n
‑1，第n个振子和第n
‑
1个振子的位置分别为R
n
和R
n
‑1于是有：于是有：于是有：折叠偶极子对数周期天线辐射器的激励端为共面带状线，共面带状线为平衡结构的传输线，并引入宽带巴伦。2.根据权利要求1所述的一种基于多重加载的超宽带折叠偶极子天线装置，其特征在于，宽带巴伦采用集成式的宽带Balun，输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋立众，叱骏宁，刘新磊，于洋，
申请(专利权)人：西安导引科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：