一種衰減加脊式寬帶低增益天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高功率微波測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種衰減加脊式寬帶低增益天線。
【背景技術(shù)】
[0002]高功率微波是指頻率范圍從300MHz到300GHz、峰值功率大于100MW或平均功率大于IMW的強(qiáng)電磁輻射。隨著高功率微波在雷達(dá)、通信、核聚變加熱、材料處理及定向能等領(lǐng)域的應(yīng)用，人們對高功率微波的測量技術(shù)提出了越來越高的要求。
[0003]一種廣泛應(yīng)用的高功率微波測量手段是將高功率首先衰減到中功率或低功率后進(jìn)行直接測量。這種高功率微波測量裝置通常由接收天線、耦合器(例如波導(dǎo)型定向耦合器)、衰減器和微波功率檢波器組成，這種測量裝置在一些方面存在著問題:
[0004]1、接收天線多為適用于某一頻段的天線，不同的頻段的測量則需要換接多種天線，并且低頻段的天線和衰減器尺寸較大(如L波段波導(dǎo)天線、波導(dǎo)衰減器)，無法滿足系統(tǒng)的寬帶通用性和集成小型化要求。
[0005]2、降低天線的增益是將高功率衰減為中低功率的常用手段，常規(guī)的做法是通過天線結(jié)構(gòu)上的改變，使得天線的駐波和反射增大，達(dá)到低增益的目的。這類低增益天線會造成方向圖形狀的改變，并由于駐波和反射較大，會引起增益頻率曲線出現(xiàn)振蕩，測量信號波形畸變等問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種衰減加脊式寬帶低增益天線，目的在于適用于高功率微波測量，該天線具有寬頻帶、低增益、小型化等特點(diǎn)，適用于強(qiáng)電磁環(huán)境條件下高功率微波輻射場測量。
[0007]一種衰減加脊式寬帶低增益天線，包括矩形波導(dǎo)，所述的矩形波導(dǎo)內(nèi)部設(shè)有衰減脊，外部設(shè)有衰減貼片，所述的衰減脊和衰減貼片均由衰減材料制成；所述的衰減脊上下對稱設(shè)置在矩形波導(dǎo)的兩個(gè)寬邊內(nèi)壁上，且衰減脊從矩形波導(dǎo)的口部延伸到矩形波導(dǎo)后部的內(nèi)壁。
[0008]所述的衰減脊為兩個(gè)，且分別設(shè)置在矩形波導(dǎo)兩個(gè)寬邊的中點(diǎn)上。
[0009]所述的衰減脊為矩形結(jié)構(gòu)。
[0010]所述的衰減脊的材質(zhì)為金屬特性的衰減材料。
[0011]所述的金屬特性的衰減材料為羰基鐵。
[0012]所述的衰減貼片設(shè)置在兩個(gè)寬邊的外表面，且衰減貼片完全覆蓋矩形波導(dǎo)的兩個(gè)寬邊外表面。
[0013]所述的衰減貼片與矩形波導(dǎo)貼敷連接。
[0014]所述的衰減貼片的厚度為Imm?3mm。
[0015]相對與現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]本實(shí)用新型使用衰減脊的方式使天線具有了寬頻帶、低增益、小型化等特點(diǎn)，由于內(nèi)部脊為衰減材料制成，也使得天線的駐波和匹配特性得到了優(yōu)化，提高了測量波形的保真度。天線的外表面部位貼覆衰減材料，可以減小電磁散射對測量的影響。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了不同衰減材料和不同長度的加脊天線，可根據(jù)需求選擇相應(yīng)衰減量和天線長度，并根據(jù)電磁仿真結(jié)果確定最佳加脊方式和脊的形狀。
[0017](I)寬頻帶、低駐波。加脊是拓寬天線頻帶的常用手段，但雙脊波導(dǎo)直接用作天線時(shí)，存在著駐波較大的問題。36JS3500雙脊波導(dǎo)截面尺寸為29.82mmX 14.27mm，該型加脊波導(dǎo)截止頻率約為3GHz，可用于C/X波段寬頻帶器件設(shè)計(jì)，在3GHz?1GHz頻帶內(nèi)，其駐波比大于3，最大處達(dá)到18。衰減加脊后，在3GHz?1GHz頻帶內(nèi)，其駐波比小于2。
[0018](2)低增益。降低天線的增益是將高功率衰減為中低功率的常用手段，常規(guī)的做法是通過天線結(jié)構(gòu)上的改變，使得天線的駐波和反射增大，達(dá)到低增益的目的，設(shè)計(jì)難度高，增益調(diào)節(jié)范圍小。并且這類低增益天線會造成方向圖形狀的改變，并由于駐波和反射較大，會引起增益頻率曲線出現(xiàn)振蕩，測量信號波形畸變等問題。本專利通過將雙脊天線的脊轉(zhuǎn)換為衰減材料(羰基鐵)，使得天線增益可通過調(diào)節(jié)衰減脊的材料和結(jié)構(gòu)形式來調(diào)節(jié)，普通金屬脊的標(biāo)準(zhǔn)雙脊波導(dǎo)天線增益約為0.6dB，標(biāo)準(zhǔn)雙脊波導(dǎo)天線衰減加脊后的增益低至約-60dBo
[0019](3)抑制散射影響。天線金屬壁的散射，會造成增益曲線隨頻率振蕩，降低系統(tǒng)可靠性，BJ100型開口波導(dǎo)天線在X波段有劇烈起伏。在波導(dǎo)天線外部上下表面貼敷衰減材料后，增益曲線在頻段內(nèi)基本呈現(xiàn)單調(diào)線性的變化。
【附圖說明】
[0020]圖1為標(biāo)準(zhǔn)開口波導(dǎo)的示意圖；
[0021]圖2為標(biāo)準(zhǔn)雙脊波導(dǎo)的示意圖；
[0022]圖3為對標(biāo)準(zhǔn)雙脊波導(dǎo)進(jìn)行改進(jìn)衰減加脊的示意圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型衰減加脊式低增益天線結(jié)構(gòu)立體圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型衰減加脊式低增益天線主視圖；
[0025]圖6為本實(shí)用新型衰減加脊式低增益天線左視圖；
[0026]圖7為標(biāo)準(zhǔn)雙脊波導(dǎo)天線(50mm)駐波比；
[0027]圖8為衰減加脊波導(dǎo)天線(50mm)駐波比；
[0028]圖9為標(biāo)準(zhǔn)雙脊波導(dǎo)天線方向圖；
[0029]圖10為衰減加脊波導(dǎo)天線方向圖；
[0030]圖11為不同長度的標(biāo)準(zhǔn)開口波導(dǎo)對增益影響；
[0031]圖12為貼敷吸波材料的不同長度的衰減加脊波導(dǎo)對增益影響。
[0032]圖中，I為波導(dǎo)腔體，2和3為內(nèi)部衰減脊，4和5為外表面衰減貼片。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，以矩形波導(dǎo)喇叭天線瞄準(zhǔn)為例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0034]如圖1和圖2所述，分別為現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)開口波導(dǎo)I和標(biāo)準(zhǔn)雙脊波導(dǎo)，其中標(biāo)準(zhǔn)雙脊波導(dǎo)的脊材料為普通金屬，由于脊2和3的存在使得天線具有寬頻帶特性。
[0035]如圖3至6，為本實(shí)用新型一種衰減加脊式寬帶低增益天線，為了降低增益、優(yōu)化天線匹配性能，本實(shí)用新型將標(biāo)準(zhǔn)雙脊波導(dǎo)的脊2和3由普通金屬脊改為衰減脊。為了減小電磁散射對測量的影響，天線I外表面貼覆衰減片4和5。衰減材料的種類、內(nèi)部脊的位置和形狀、外部衰減片的位置應(yīng)當(dāng)根據(jù)需求，通過電磁仿真和實(shí)測確定。
[0036]本實(shí)用新型的基本原理:對通用的天線(如波導(dǎo)天線、喇叭天線)進(jìn)行加脊處理，實(shí)現(xiàn)天線的寬頻帶特性；天線的脊由衰減材料(如羰基鐵)制成，這種脊使得天線在不改變方向圖形狀的條件下具有了衰減特性，在優(yōu)化了天線匹配特性的同時(shí)，使得天線增益降低甚至為負(fù)值；在天線的外表面部位貼覆衰減材料，可以減小電磁散射對測量的影響。
[0037]本實(shí)用新型衰減加脊式寬帶低增益天線制作及設(shè)計(jì)原理如下:
[0038]1、選擇雙脊波導(dǎo)型號。首先根據(jù)測量需求選擇標(biāo)準(zhǔn)雙脊波導(dǎo)