一种天线制造技术

本发明专利技术涉及一种天线，包括微带激励器(1)和腔体(2)；腔体(2)的顶部直径比底部直径大；所述腔体(2)包括从下到上依次分布的多个锥形腔体，从下到上分布的多个锥形腔体的斜率逐渐变大；所述微带激励器位于腔体(2)内。本发明专利技术的天线具有高增益、小型化、结构简单、易加工的特点。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种天线。
技术介绍
微波通信领域中，某卫星S频段相控阵天线(工作在S频段的接收天线)为高增益大范围扫描的相控阵天线，工作方式为双圆极化，同时为提高侦察截获信号的能力，并且减少天线单元和通道数目，对天线阵元提出了高增益和小型化的要求。常见的用来提高天线单元增益的方法为带辐射腔体的天线，例如在微带贴片辐射方向增加喇叭结构来提高增益，但该类结构天线效率比较低，天线方向图主瓣对称性和滚降较差，并且天线外型尺寸和质量比较大。目前国内外已有的高增益增强型天线大多具有的缺点在于a.尺寸大，体积大，口径效率低；b.结构复杂，不易加工。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高增益、小型化、结构简单、易加工的天线。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的一种天线，包括微带激励器和腔体；腔体的顶部直径比底部直径大；所述腔体包括从下到上依次分布的多个锥形腔体，从下到上分布的多个锥形腔体的斜率逐渐变大；所述微带激励器位于腔体内。所述多个锥形腔体为3个。每个锥形腔体的高度均等于1/4工作波长。所述微带激励器包括上层寄生贴片、下层辐射贴片和介质支撑棒；所述介质支撑棒将上层寄生贴片和下层辐射贴片悬于空气中。所述上层寄生贴片和下层辐射贴片均为圆形。所述介质支撑棒为四根聚酰亚胺介质棒。所述腔体的底部作为微带激励器的接地板。所述天线还包括馈电部分，所述馈电部分包括多个同轴馈电探针，在腔体的底部形成多个用于容纳所述馈电探针的通孔，所述多个同轴馈电探针与下层辐射贴片接触。所述多个同轴馈电探针为4个方形同轴馈电探针。本专利技术与现有技术相比具有如下优点I、通过采用多级渐变锥形腔体结构，可有效降低腔体剖面，使之具有紧凑结构；采用这种突变不连续结构，加强了腔体内局部场强的显著集中，使后向辐射电磁波发生反射，并与前向辐射波同相叠加，最终最大限度增强天线的正向辐射，从而使天线获得高增益和良好的主瓣特性，天线口径效率达94. 8%;天线结构紧凑便于组阵，可以实现阵列的小型化和轻量化；2、本专利技术的天线结构克服了传统波纹喇叭和螺旋天线的诸多缺点，具有强度高、剖面低、结构简单、易加工和易安装的优点，电性能优良，实现了高增益和高效率。3、采用该天线作为阵元便于实现天线阵列的小型化和轻量化，因此在相控阵天线系统中，尤其是高轨电子侦察卫星接收天线系统中具有广泛的应用前景。附图说明图I为本专利技术高增益多级渐变锥形腔体天线结构示意图；图2为本专利技术高增益多级渐变锥形腔体天线结构剖面图；图3为本专利技术微带激励器结构示意图；图4为本专利技术多级锥形辐射腔体结构示意图； 图5为本专利技术方形同轴馈电部分结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本
技术实现思路
作进一步的详细说明如图I所示为本专利技术的天线结构示意图，如图2所示为本专利技术的天线结构剖面图，由图可以看出本专利技术的天线包括微带激励器I、多级渐变锥形辐射腔体2、和馈电部分3。多级渐变锥形辐射腔体2的顶部开口，底部封闭。顶部的直径比底部的直径大。多级渐变锥形辐射腔体2的斜率依次变大。微带激励器I位于腔体2内，并安装在腔体2的底部中心位置；通过馈电部分3给微带激励器I馈电。采用多级渐变锥形腔体可提高天线效率和增益，同时降低天线剖面高度。本实施方式中的天线最大口径在250mm 265mm范围内，天线剖面高度最大在95mm 105mm范围内。根据天线增益要求、天线口径和剖面高度要求确定锥形腔体的级数；级数越少，天线剖面高度越低，但若要达到15dBi增益，则会使得天线方向图主瓣对称性和滚降较差，同时天线口径效率变低；级数越高，天线方形图主瓣对称性和滚降越好，但天线剖面高度越高，不利于实现天线的小型化和轻量化，级数过多也会导致天线口径利用效率降低，同时也由于互耦的增加将不利于天线组阵。锥体斜率由每级锥形腔体高度和锥形腔体底面、顶面直径决定，每级锥形腔体高度均等于1/4工作波长，根据天线增益要求和最大限度提高天线口径效率目标，加强腔体内局部场强的集中，优化设计出每级锥形腔体底面和顶面直径。如图3所示，微带激励器I由上层寄生贴片4、下层辐射贴片5和起支撑作用的四根聚酰亚胺材料介质支撑棒6组成。四根聚酰亚胺材料介质支撑棒6均勻分布在同一圆周上，用于将上层寄生贴片4、下层辐射贴片5悬于空气中。介质支撑棒6 —端与上层寄生贴片4固定，另一端穿过下层辐射贴片5与腔体2的底部接触(如图2所示)。寄生贴片4和辐射贴片5均采用圆形结构。上层寄生贴片4的半径比下层辐射贴片5的半径小，上层寄生贴片4主要是用来展宽带宽，下层辐射贴片5主要用于调节增益。其中上层寄生贴片4的直径d4 = 52mm，相对于多级渐变锥形辐射腔体底部的高度h4 = 17mm，厚度m4 = lmm,辐射贴片5的直径d5 = 75mm,相对于多级渐变锥形辐射腔体底部的高度h5 = 5. 8mm,厚度m5 = Imm0微带激励器采用双层结构，寄生贴片和辐射贴片采用悬空结构，并用四根聚酰亚胺介质棒进行支撑，采用上述结构有效展宽了天线阻抗带宽，并降低了损耗。如图2，4所示；多级渐变锥形腔体2优选为三级，由第一级锥形腔体7、第二级锥形腔体8和第三级锥形腔体9组成，第一级锥形腔体7顶面直径与第二级锥形腔体8底面直径相等，第二级锥形腔体8顶面直径与第三级锥形腔体9底面直径相等。三级锥形腔体的斜率依次变大。多级渐变锥形腔体2底面作为接地板，并设置4个用于容纳馈电探针的方形孔10。如图2所示剖面图，以锥形腔体底面线为基准线，对每级腔体母线与基准线之间的夹角取正切值即为每级腔体的锥体斜率。其中第一级锥形腔体7底面直径d7 = 190mm,锥体斜率为kl = I. 6，第二级锥形腔体8底面直径为d8 = 233. 4mm,锥体斜率为k2 = 3. 8，第三级锥形腔体9底面直径为d9 = 251. 8mm，锥体斜率为k3 = 8. 5，顶面直径(最大口面直径)260mm,每级锥形腔体高度均等于1/4工作波长，多级渐变锥形腔体2最大口径直径为I. 86工作波长。高增益多级渐变锥形腔体天线采用3级不同斜率渐变锥形腔体，可使腔体内局部场强显著集中，在达到15dB i高增益的同时最大限度的提高了天线口径效率，天线方向图主瓣接近线性滚降，同时天线整体剖面高度比较低，便于实现天线的小型化和轻量化。如图5所示，馈电部分3包括多个同轴馈电结构，所述多个同轴馈电结构优选为4个方形同轴馈电结构，方形同轴馈电结构由方形同轴馈电探针11和方形同轴介质12和方形同轴外导体13组成，4个方形同轴馈电探针11穿过腔体2底部的通孔10后与下层辐射贴片5接触。4个方形同轴馈电探针11以腔体2的底部圆心为中心，分布在同一圆周上； 其幅度相同，相位依次相差90°。馈电部分采用相位依次相差90°的4个方形同轴馈电探针11对下层辐射贴片5进行平衡馈电，可方便获得双圆极化性能，显著改善了轴比带宽和圆极化性能。本专利技术的天线的工作原理如下天线由微带激励器和多级渐变锥形腔体组成，微带激励器采用双层结构，由上下两个不同直径和高度、悬空放置的贴片组成，用于展宽阻抗带宽，并降低损耗，其中下层辐射贴片由4个幅度相同，相位依次相差90°的方同轴馈电探针进行平衡馈电；多级渐变锥形腔体采用了不同斜率的渐变3级腔体结构，由于微带激励器仅辐射单一的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线，包括微带激励器(1)和腔体(2)；腔体(2)的的顶部直径比底部直径大；其特征在于：所述腔体(2)包括从下到上依次分布的多个锥形腔体，从下到上分布的多个锥形腔体的斜率逐渐变大；所述微带激励器位于腔体(2)内。

【技术特征摘要】
1.一种天线，包括微带激励器(I)和腔体(2);腔体(2)的的顶部直径比底部直径大；其特征在于所述腔体(2)包括从下到上依次分布的多个锥形腔体，从下到上分布的多个锥形腔体的斜率逐渐变大；所述微带激励器位于腔体(2)内。2.根据权利要求I所述的多级渐变锥形腔体天线，其特征在于所述多个锥形腔体为3个。3.根据权利要求I或2所述的多级渐变锥形腔体天线，其特征在于每个锥形腔体的高度均等于1/4工作波长。4.根据权利要求I所述的天线，其特征在于所述微带激励器(I)包括上层寄生贴片(4)、下层辐射贴片(5)和介质支撑棒￠);所述介质支撑棒(6)将上层寄生贴片(4)和下层福射贴片(5)悬于空气中。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳君，杨慧杰，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：