一種全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的高增益天線主要有反射面天線和陣列天線。前者反射面的三維非平面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得天線系統(tǒng)不易與星載或機(jī)載平臺(tái)進(jìn)行一體化共形設(shè)計(jì)、缺乏設(shè)計(jì)靈活性;后者由于組陣帶來的饋線網(wǎng)絡(luò)的損耗及單元間的互耦不可避免，從而降低了天線的效率，在微米與暈米波段尤其突出。
[0003]近年來，隨著天線技術(shù)的發(fā)展涌現(xiàn)出一些新型的高增益天線如基于超材料的高增益天線，基于Fabry-Perot諧振腔的諧振天線，但上述天線都面臨著增益帶寬較窄的問題，從而影響了此類天線的實(shí)際使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線，解決了現(xiàn)有高增益天線增益較窄的問題，避免了由饋電網(wǎng)絡(luò)帶來的饋電復(fù)雜性和降低了單元間的互耦對(duì)天線性能的影響。
[0005]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線，包括諧振腔以及位于諧振腔中的饋源;所述的饋源包括圓波導(dǎo)，在圓波導(dǎo)上設(shè)有金屬膜片;所述的諧振腔包括部分反射表面和金屬接地板，所述的饋源設(shè)置在金屬接地板上;所述的部分反射表面和金屬接地板相互平行。
[0007]所述的部分反射表面通過緊固件與金屬接地板相連。
[0008]所述的緊固件為四個(gè)，分布在部分反射表面的四個(gè)角。
[0009]所述的部分反射表面由若干相互垂直的金屬柵條組成，金屬柵條等間距設(shè)置。
[0010]所述的金屬接地板在諧振腔內(nèi)側(cè)的表面為拋物面。
[0011]所述的饋源設(shè)置在拋物面最凹處。
[0012]所述的部分反射表面和金屬接地板間的中心距離滿足d=(l/2+n/2)AQ的條件，其中λο為中心頻率電磁波的自由空間波長，η為整數(shù)。
[0013]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線，通過部分反射表面以及與部分反射表面平行的金屬接地板構(gòu)成諧振腔，利用諧振特性使得不需要采用陣列結(jié)構(gòu)，增益即可得到顯著的提高；由于金屬接地板的上表面由拋物面構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)拋物面的曲率可以顯著提高天線的增益帶寬；由于采用了單個(gè)饋源進(jìn)行饋電，避免了由饋電網(wǎng)絡(luò)帶來的饋電復(fù)雜性和降低了單元間的互耦對(duì)天線性能的影響，縱向尺寸小，結(jié)構(gòu)更加簡單，具備很好的實(shí)用性。
【附圖說明】
[0014]圖1為全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線的側(cè)視圖；
[0016]圖3為部分反射表面的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0017]圖4為金屬接地板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5為部分反射表面單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6為模擬仿真反射系數(shù)曲線圖；
[0020]圖7為模擬仿真增益頻響曲線圖；
[0021 ]圖8為模擬仿真水平面方向圖；
[0022]圖9為模擬仿真垂直面方向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0024]如圖1-4所示，一種全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線，包括諧振腔2以及位于諧振腔2中的饋源1。
[0025]饋源1包括圓波導(dǎo)11，在圓波導(dǎo)11上設(shè)有金屬膜片12。諧振腔2包括部分反射表面21和金屬接地板23，饋源1設(shè)置在金屬接地板23上;部分反射表面21和金屬接地板23相互平行，部分反射表面21通過緊固件25與金屬接地板23相連。緊固件25為四個(gè)，分布在部分反射表面21的四個(gè)角。
[0026]部分反射表面21由若干相互垂直的金屬柵條22組成，金屬柵條22等間距設(shè)置。其中，當(dāng)橫向和縱向設(shè)置的金屬柵條數(shù)量相等時(shí)，如圖5所示，為部分反射表面單元結(jié)構(gòu)，其為正方形，兩個(gè)相鄰金屬柵條22之間的距離為P(相鄰金屬柵條的中心線之間的距離)，金屬柵條的寬度為2w。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于圖5所示的最小單元，當(dāng)橫向和縱向設(shè)置的金屬柵條數(shù)量不相等時(shí)，部分反射表面也會(huì)出現(xiàn)矩形結(jié)構(gòu)單元。
[0027]金屬接地板23在諧振腔2內(nèi)側(cè)的表面為拋物面24;部分反射表面21和金屬接地板23間的中心距離滿足d = (1/2+η/2)λο的條件，其中λ0為中心頻率電磁波的自由空間波長，η為整數(shù)。中心距離d是拋物面24最凹處和部分反射表面21之間的間距。其中λ。單位為mm，d單位為mm 0
[0028]如圖6所示，拋物面24由拋物線繞法線方向旋轉(zhuǎn)而成，且拋物線滿足標(biāo)準(zhǔn)的拋物線方程。
[0029]為了便于說明各結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)過程，給定結(jié)構(gòu)參數(shù):金屬柵條22的寬度2w=4mm，兩個(gè)相鄰金屬柵條22之間的距離為P = 9mm，部分反射表面21的邊長為120mm，中心頻率f =14GHz，金屬接地板23與部分反射表面21之間的中心距離9.5mm，滿足:d ? 1 /2λο，其中λ0為中心頻率電磁波的自由空間波長。選用仿真軟件如A n s o f t公司的H F S S、C S Τ公司的Microwave Stud1 CST等高頻仿真軟件，在計(jì)算機(jī)上模擬仿真得到:如圖6所示的反射系數(shù)曲線圖，其中反射系數(shù)小于等于-10dB的帶寬達(dá)到8.2%、圖7所示的增益頻響曲線圖，其中增益降落ldB(從增益最大值算起下降ldB)的帶寬達(dá)到了 7.8%、圖8所示的水平面方向圖、圖9所示的垂直面方向圖。以上得到的曲線實(shí)在給定條件下獲得，若改變結(jié)構(gòu)參數(shù)也可以獲得相似的曲線。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線，其特征在于:包括諧振腔(2)以及位于諧振腔(2)中的饋源(1);所述的饋源(1)包括圓波導(dǎo)(11)，在圓波導(dǎo)(11)上設(shè)有金屬膜片(12);所述的諧振腔(2)包括部分反射表面(21)和金屬接地板(23)，所述的饋源(1)設(shè)置在金屬接地板(23)上;所述的部分反射表面(21)和金屬接地板(23)相互平行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全金屬寬頻帶化的高增益低剖面諧振天線，其特征在于:所述的部分反射表面(21)通過緊固件(25)與金屬接地板(23)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線，其特征在于:所述的緊固件(25)為四個(gè)，分布在部分反射表面(21)的四個(gè)角。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線，其特征在于:所述的部分反射表面(21)由若干相互垂直的金屬柵條(22)組成，金屬柵條(22)等間距設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線，其特征在于:所述的金屬接地板(23)在諧振腔(2)內(nèi)側(cè)的表面為拋物面(24)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線，其特征在于:所述的饋源(1)設(shè)置在拋物面(24)最凹處。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線，其特征在于:所述的部分反射表面(21)和金屬接地板(23)間的中心距離滿足d=(l/2+n/2)AQ的條件，其中λ0為中心頻率電磁波的自由空間波長，η為整數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全金屬寬頻帶的高增益低剖面諧振天線，屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，其包括諧振腔以及位于諧振腔中的饋源；饋源包括圓波導(dǎo)，在圓波導(dǎo)上設(shè)有金屬膜片；諧振腔包括部分反射表面和金屬接地板，饋源設(shè)置在金屬接地板上；部分反射表面和金屬接地板相互平行。本發(fā)明的高增益低剖面諧振天線，通過部分反射表面以及與部分反射表面平行的金屬接地板構(gòu)成諧振腔，利用諧振特性使得不需要采用陣列結(jié)構(gòu)，增益即可得到顯著的提高；由于金屬接地板的上表面由拋物面構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)拋物面的曲率可以顯著提高天線的增益帶寬；結(jié)構(gòu)更加簡單，具備很好的實(shí)用性。
【IPC分類】H01Q1/36, H01Q1/50, H01Q5/10, H01Q5/50
【公開號(hào)】CN105428815
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511016627
【發(fā)明人】劉震國
【申請(qǐng)人】南京逸然電子科技有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日