一种具有脊端加载的超宽带双脊喇叭天线制造技术

本申请提出一种具有脊端加载的超宽带双脊喇叭天线，由矩形开口脊波导、对称双脊结构、末端环形封闭圈、封闭圈支撑件和同轴馈电结构等组成。所述的矩形开口脊波导的第一端封闭、第二端具有开口；所述对称双脊结构的外脊线为直线、内脊线由两种函数曲线构成；所述对称双脊结构的具有脊端加载；所述末端环形封闭圈在脊的末端构造了环形结构，作为喇叭天线的最外侧开口；所述的封闭圈支撑件呈开口支撑杆形状，安装在开口波导上支撑末端环形封闭圈；所述的同轴馈电结构通过开口波导侧壁上的通孔与双脊结构电连接。本申请改善了超宽带双脊喇叭天线因高频方向图开裂导致的增益骤降问题，提升了天线的增益平稳性，同时解决了低频电压驻波比高的问题。驻波比高的问题。驻波比高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种具有脊端加载的超宽带双脊喇叭天线


[0001]本专利技术涉及一种天线，尤其涉及一种具有脊端加载的超宽带双脊喇叭天线。

技术介绍

[0002]随着信息技术的迅速发展，各种各样的信息传输技术应运而生，给社会的进步、人们的生活产生深远的影响。在整个通信系统中，无线通信系统凭借其成本低、可移动等优点占据了重要的地位。随着用户数量的增加，信息量急剧上升，对无线通信的资源分配有了更高的要求。为了避免由信道拥塞造成的通信干扰，系统宽带化称为无线通信发展中最为急切的问题，只有能够实现了系统级的宽带化，才能有效地、准确地提高数据的传输速率，才能大范围地实现无线通信业务的融合，才能在真正意义上达到现代无线通信的要求。为此，技术人员研究出各种对应的业务，超宽带(Ultra
‑
Wide Band)技术从定义上就规定了宽带化，并且以其超大的空间容量、超高的传输效率以及超低的功率损耗等显著特点，在无线局域网(WLAN)、无线个人网(WPAN)等多种短距离的高速无线通信系统中快速发展。军事通信的发展更倾向于宽带化、集成化、数字化、智能化，所以超宽带通信技术在军事通信中的应用前景是可观的，发展至今，超宽带技术同样也已经深入民用的研究，在雷达、无线的通信系统、精确定位、电子对抗等领域都应用甚广。
[0003]超宽带技术主要朝窄脉冲、高定向性、高峰值功率和高重复频率的方向发展。传统意义上，将超宽带天线定义为：天线的阻抗特性和方向特性能够在一个很宽的工作频带内保持不变或这稍有变化，这个工作频带的最高工作频率与最低工作频率之比是10：1，也可能更大。近年来，超宽带天线已广泛应用于电磁兼容性(EMC)测试、探地雷达、扩频和宽带通信以及脉冲雷达等领域，同时超宽带技术也涉及到了医学方面，比如用于检测人体癌细胞、靶向医学机器人等，这些应用都具有非常实际的、迫切需求的意义。于此同时，超宽带天线依然存在许多待解决的问题，包括天线的结构设计、频带展宽、损耗等问题，其中，双脊喇叭天线作为超宽带通信系统的最前端，需满足较高的指标，即需要保证大带宽和高效率。
[0004]常规双脊喇叭的脊曲线一般为指数函数曲线，这一类双脊喇叭在高频即12GHz及以上频点会出现因方向图主瓣开裂导致的增益骤降问题以及低频电压驻波比出现较高尖峰的问题。为了满足双脊喇叭天线适应宽频带的要求，就必须消除其在高频段因方向图主瓣开裂导致的增益骤降问题以及低频电压驻波比出现较高尖峰的问题。

技术实现思路

[0005]本申请所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术中的不足，提供了一种具有脊端加载的双脊喇叭天线，旨在提升天线带宽，避免高频段因方向图主瓣开裂导致的增益骤降问题以及低频电压驻波比出现较高尖峰的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提出的具有脊端加载的双脊喇叭曲线包括矩形开口脊波导、对称双脊结构、末端环形封闭圈、封闭圈支撑件、同轴馈电结构。所述矩形开口脊波导整体呈长方体，其第一端封闭，第二端具有开口；矩形开口脊波导的中间有两条对称的
脊，矩形开口脊波导的安装脊的侧壁以及对应的脊上开有一具有阶梯的通孔，通孔的第一阶的直径大于通孔的第二阶的直径。所述对称双脊结构包括两片对称的脊板，每片脊板的外脊线为直线，内脊线由两种函数曲线构成，即内脊线上下两段分别由指数函数曲线和椭圆函数曲线构成。所述对称双脊结构的两片对称脊板上均有一段脊端加载，脊端加载的形状由三阶贝塞尔函数曲线决定。所述末端环形封闭圈在脊的末端构造了环形结构，作为喇叭天线的最外侧开口。所述封闭圈支撑件呈开口撑杆形状，安装在矩形开口脊波导上支撑末端环形封闭圈。所述同轴馈电结构通过矩形开口脊波导侧壁上通孔与另一片脊板进行电学连接。
[0007]上述具有脊端加载的超宽带双脊喇叭天线在矩形脊波导天线的基础上整合了对称双脊结构、脊端加载、末端环形封闭圈、同轴馈电结构，避免了由于高频方向图主瓣开裂导致的增益骤降问题，从而提升了天线工作频带内的增益平稳性，同时避免了低频电压驻波比出现较高尖峰，从而提升天线的工作带宽了。其中矩形脊波导可以有效降低波导的主模截止频率，从而实现比同尺寸的波导更长的工作带宽。对称双脊结构内脊线由两种函数曲线构成：靠近矩形开口脊波导的一段采用传统的带有线性项的指数函数曲线，与环形封闭圈连接的一段采用椭圆函数曲线。这样的脊曲线一方面具有传统采用指数函数脊曲线提升双脊喇叭天线的带宽的优点，另一方面与环形封闭圈连接的椭圆函数曲线具有变化平缓且曲线最高点高出双脊喇叭的口面的特点，使得阻抗匹配效果比指数函数曲线更优，从而避免了由于高频方向图主瓣开裂导致的增益骤降问题，从而提升了带内增益的平稳性。对称双脊结构的两片对称脊板均有一段脊端加载，其形状由三阶贝塞尔函数决定，脊端加载能有效地避免低频电压驻波出现尖峰的问题，从而降低低频的电压驻波比。利用一片脊板上的阶梯状通孔作为同轴馈电结构的外壁进行馈电，使得天线与50欧姆同轴线之间又增加了一段阻抗变换段，有助于提升双脊喇叭天线的低频电性能。
[0008]进一步地，矩形开口脊波导中的脊在垂直方向上呈阶梯状，脊靠近矩形开口波导第一端的宽度小于脊靠近第二端的宽度。这有利提升双脊喇叭天线得低频的典型能，同时为同轴馈电结构的芯线与脊板的焊接留出了操作空间。
[0009]进一步地，矩形开口脊波导安装脊的侧壁的长度大于没有安装脊的侧壁的长度。这能够防止对称双脊结构之间的距离过大，影响天线的高频性能。
[0010]进一步地，对称双脊结构的内脊线靠近矩形开口波导的一段的在YOZ面的函数表达式如下：
[0011][0012]其中，z为脊线上点的z轴坐标，取值范围为其中h1为矩形开口脊波导的高度、h2为矩形开口脊波导开口端至喇叭开口端的垂直距离，K1、K2、K3为确定该段脊线形状的参数，此为带线性项的指数函数，在与阻抗变换段连接的部分使用此函数曲线，有利保持传统双脊喇叭天线大带宽的优点。
[0013]进一步地，对称双脊的内脊线靠近末端环形封闭圈的一段在YOZ面的函数表达式如下：
[0014][0015]其中φ为该段内脊线在YOZ面内扫过的角度，范围为外脊线与Y轴夹角φ1至180
°
，参数a由下式定义：
[0016][0017]其中
[0018]参数b由下式定义：
[0019][0020]其中φ1为外脊线与Y轴的夹角。通过调节φ的值可以调整该段脊曲线的形状，使得脊曲线在双脊喇叭天线开口处的变化更加平缓，从而避免了由于高频方向图主瓣开裂导致的增益骤降问题，提升带内增益的平稳性。
[0021]进一步地，对称双脊结构的两片脊板上均具有一段脊端加载，其形状由三阶贝塞尔函数曲线决定，该曲线在YOZ面的函数表达式为：
[0022]y＝(1
‑
α)3×
y1+3
×
α
×
(1
‑
α)2×
y2+3
×
α2×
(1
‑
t)
×
y3+α3×
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有脊端加载的超宽带双脊喇叭天线，其特征是，包括矩形开口脊波导、对称双脊结构、末端环形封闭圈、封闭圈支撑件和同轴馈电结构；所述矩形开口脊波导整体呈长方体，其第一端封闭，第二端具有开口；矩形开口脊波导的中间有两条对称的脊，矩形开口脊波导的安装脊的侧壁以及对应的脊上开有一具有阶梯的通孔，通孔的第一阶的直径大于通孔的第二阶的直径；所述对称双脊结构包括两片对称的脊板，每片脊板的外脊线为直线，内脊线为由两种函数构成的脊曲线，下段脊曲线为指数函数曲线，上段脊曲线为椭圆函数曲线；所述对称双脊结构的两片对称脊板上均有一段脊端加载，脊端加载的形状由三阶贝塞尔函数曲线决定；所述末端环形封闭圈在脊的末端构造了环形结构，作为喇叭天线的最外侧开口；所述封闭圈支撑件呈开口撑杆形状，安装在矩形开口脊波导上支撑末端环形封闭圈；所述同轴馈电结构通过矩形开口脊波导侧壁上的阶梯状通孔与另一片脊板进行电学连接。2.权利要求1所述的一种具有脊端加载的超宽带双脊喇叭天线，其特征是：矩形开口脊波导中的脊在垂直方向上呈阶梯状，脊靠近矩形开口波导第一端的宽度小于脊靠近第二端的宽度。3.权利要求1所述的一种具有脊端加载的超宽带双脊喇叭天线，其特征为：矩形开口脊波导安装脊的侧壁的长度大于没有安装脊的侧壁的长度。4.权利要求1所述的一种具有脊端加载的超宽带双脊喇叭天线，其特征为：对称双脊的内脊线的曲线变化段靠近矩形开口波导的一段为指数函数曲线，其在YOZ面的函数表达式为：其中，z为脊线上点的z轴坐标，取值范围为其中h1为矩形开口脊波导的高度、h2为矩形开口脊波导开口端至喇叭开口端的垂直距离，K1、K2、K3为确定该段脊线形状的参数。5.权利要求1所述的一种具有脊端加载的超宽带双脊喇叭天线，其特征为：对称双脊的内脊线的曲线变化段靠近末端环形封闭圈的一段为椭圆函数曲线，其在YOZ面的函数表达式为：其中φ为该段内脊线在YOZ面内扫过的角度，范围为外脊线与Y轴夹角至180
°
，参数a由下式定义：其中参数b由下式定义：
其中φ1为外脊线与Y轴的夹角。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉峰，朱光，陆李玮，胡国华，潘博文，
申请(专利权)人：嘉兴诺艾迪通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：