【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气球天线阵列，尤其是涉及一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线。
技术介绍
1、近年来，地震、森林火灾、泥石流等自然灾害频发，这些灾害大多发生于山地密林的环境下，其特殊的地形造成了严重的多径效应和巨大的传输损耗，这给应急救援带来了较大的挑战。使用空中基站可以有效辅助应急通信，常见的空中基站包括无人机和气球两种，但无人机由于续航时间短、载重能力低、成本较高等缺点在应用中受到了较大的限制；而气球作为一种空中基站，其具有更低的成本、更长的滞空时间且放气后体积更小等优点，这些优点使其有望替代无人机而作为新型的空中基站，并应用于山地密林的应急救援中，然而，当前基于气球这个特殊载体的天线要么带宽很窄要么增益很低，。所以设计一款基于气球的高增益、大带宽的共形阵列天线十分有必要。
2、近年来，所报道出的共形阵列天线包括背腔耦合阵列天线、紧耦合偶极子阵列和对数周期阵列天线等，但这些天线都由于其剖面高或重量高而无法轻易附着在气球表面，会对气球的空气动力特性和漂浮能力产生负面影响；已提出的气球天线尚不能同时具备高增益和大带宽的优点。因此，有必要设计一种基于气球的大带宽、高增益、低剖面、宽波束覆盖的共形阵列天线以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线，具有超宽带、高增益、小型化、低剖面、宽波束覆盖、轻量化等诸多优点，以满足山地密林环境下的高速通信以及远距离通信的需求。
2、为实现上述目
3、人工磁导体阵列包括金属地板、基板和设置于基板上方的若干反射贴片，反射贴片包括圆形金属贴片和设置于圆形金属贴片边缘的四个箭头型臂，圆形金属贴片的边缘还设置有四个插槽，箭头型臂与插槽间隔分布，箭头型臂指向反射贴片的四个对角；
4、全波偶极子天线阵列包括中央集合线和分布在中央集合线两侧的若干偶极子臂，偶极子臂的末端设置有加宽单元；为实现从不平衡到平衡的转换，中央集合线的末端设置有宽带巴伦进行馈电。
5、优选的，相邻的插槽与箭头型臂之间的夹角为45°。
6、优选的，反射贴片和全波偶极子天线阵列的中心频点保持一致。
7、优选的，人工磁导体阵列的基板包括顶层介电基板和底层介电基板，底层介电基板与金属地板固定连接，底层介电基板与顶层介电基板之间设置有泡沫夹层，反射贴片固定在顶层介电基板的上表面。
8、优选的，偶极子臂通过中央集合线串联交叉馈电，中央集合线的上表面和下表面均为导电面，对称设置于中央集合线的两侧的偶极子臂交替与中央集合线的上表面或下表面电连接，相邻的偶极子臂交替与中央集合线的上表面或下表面电连接。
9、优选的，宽带巴伦连接sma电缆，宽带巴伦采用指数形微带，指数形的表达式如下所示：
10、;
11、其中，表示宽带巴伦末端在y方向的宽度，表示宽带巴伦指数形微带的长度。
12、优选的，共形载体为圆柱形气囊或圆柱形气球，若干阵列天线均布在共形载体的侧面，中央集合线与共形载体的轴线平行。
13、本专利技术采用上述结构的一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线，具有以下有益效果：
14、1、超宽带：通过偶极子臂末端的加宽单元增大其等效宽度，改变其阻抗变化剧烈的特性，实现了天线的宽带化；此外，通过使用指数渐变的宽带巴伦，更便于实际使用时的馈电。
15、2、高增益：通过对全波偶极子天线阵列的设计和组阵实现高增益。
16、3、小型化：通过对人工磁导体阵列的结构设计，减小其尺寸，实现相同中心频点下的小型化，降低了天线整体的重量。
17、4、低剖面：通过使用amc结构作为天线的反射板，实现了整个天线的低剖面。
18、5、广覆盖：通过将天线与载体共形化（弯曲），从而获得更大的波束覆盖范围。
19、因此，本专利技术提出的共形气球阵列天线具有超宽带、高增益、低剖面、宽波束覆盖、轻量化等诸多优点，能够有效应用于山地密林通信系统中。
20、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线，其特征在于：设置于共形载体上，所述的阵列天线包括人工磁导体阵列和全波偶极子天线阵列，全波偶极子天线阵列设置于人工磁导体阵列的上方中心，全波偶极子天线阵列与人工磁导体阵列之间设置有泡沫隔层；
2.根据权利要求1所述的一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线，其特征在于：相邻的插槽与箭头型臂之间的夹角为45°。
3.根据权利要求1所述的一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线，其特征在于：反射贴片和全波偶极子天线阵列的中心频点一致。
4.根据权利要求3所述的一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线，其特征在于：人工磁导体阵列的基板包括顶层介电基板和底层介电基板，底层介电基板与金属地板固定连接，底层介电基板与顶层介电基板之间设置有泡沫夹层，反射贴片固定在顶层介电基板的上表面。
5.根据权利要求4所述的一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线，其特征在于：偶极子臂通过中央集合线串联交叉馈电，中央集合线的上表面和下表面均为导电面，对称设置于中央集合
6.根据权利要求5所述的一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线，其特征在于：宽带巴伦连接SMA电缆，宽带巴伦采用指数形微带，指数形的表达式如下所示：
7.根据权利要求6所述的一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线，其特征在于：共形载体为圆柱形气囊或圆柱形气球，若干阵列天线均布在共形载体的侧面，中央集合线与共形载体的轴线平行。
...【技术特征摘要】
1.一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线，其特征在于：设置于共形载体上，所述的阵列天线包括人工磁导体阵列和全波偶极子天线阵列，全波偶极子天线阵列设置于人工磁导体阵列的上方中心，全波偶极子天线阵列与人工磁导体阵列之间设置有泡沫隔层；
2.根据权利要求1所述的一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线，其特征在于：相邻的插槽与箭头型臂之间的夹角为45°。
3.根据权利要求1所述的一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线，其特征在于：反射贴片和全波偶极子天线阵列的中心频点一致。
4.根据权利要求3所述的一种基于人工磁导体的超宽带高增益的共形气球阵列天线，其特征在于：人工磁导体阵列的基板包括顶层介电基板和底层介电基板，底层介电基板与金属地板固定连接，底层介电基板与顶层介电...
【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，丁传飞，罗若鑫，唐文飞，卜祥元，安建平，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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