專利名稱：介質(zhì)天線的制作方法
介質(zhì)天線本發(fā)明涉及一種介質(zhì)天線，具有介質(zhì)饋入段、包括介質(zhì)棒的第一過渡段、構(gòu)成介質(zhì) 喇叭的第二過渡段和介質(zhì)輻射段，可以對(duì)饋入段施加電磁輻射，利用第一過渡段和第二過 渡段傳導(dǎo)電磁輻射，然后從輻射段將電磁輻射作為自由空間波輻射出去。介質(zhì)天線早已為人所知，其實(shí)施方式和大小以及用途迥然各異，例如也可在工業(yè) 過程監(jiān)測(cè)中通過測(cè)定反射電磁波傳播時(shí)間的方式進(jìn)行測(cè)距(雷達(dá)應(yīng)用)_例如在槽罐中測(cè) 定與介質(zhì)表面的距離。本發(fā)明完全獨(dú)立于下述天線應(yīng)用領(lǐng)域；以下所參照的是物位測(cè)量技 術(shù)領(lǐng)域的典型天線應(yīng)用。在現(xiàn)有技術(shù)條件下已知的介質(zhì)天線中，輻射段與構(gòu)成介質(zhì)喇叭的第二過渡段相互 疊合，通常將其稱作喇叭天線_在發(fā)射情況下也稱作喇叭輻射器。通過金屬波導(dǎo)管將TE波 或TM波饋入這種介質(zhì)天線之中，例如其電場(chǎng)強(qiáng)在電磁波傳播方向上沒有分量的TE11波(同 義詞H11波)。波導(dǎo)管所傳導(dǎo)的電磁波通過介質(zhì)饋入段傳播到包括介質(zhì)棒的第一過渡段之 中，再從這里傳播到下一個(gè)構(gòu)成介質(zhì)喇叭的第二過渡段之中，然后繼續(xù)傳導(dǎo)至第二過渡段 (這種情況下構(gòu)成輻射段)的孔徑，通過該孔徑將其作為自由空間波輻射到空間之中。相 反，與廣為應(yīng)用具有金屬壁的喇叭天線的區(qū)別在于，介質(zhì)天線基本上由一個(gè)用介質(zhì)材料制 成的物體構(gòu)成，也可在這種材料中傳導(dǎo)電磁波，然后通過該材料將其朝向輻射方向輻射出 去。所述“輻射方向”基本上指的是介質(zhì)天線的主輻射方向，也就是介質(zhì)天線方向性特別明 顯的方向。如前所述，在工業(yè)過程測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域通常將介質(zhì)天線用于測(cè)量物位。就這些應(yīng)用 而言，如果所使用的天線具有盡可能窄的主輻射方向，同時(shí)還具有盡可能緊湊的結(jié)構(gòu)，則特 別有益。但這些要求相互矛盾，通常必須采取結(jié)構(gòu)性措施來在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)這些要求。已知只有通過較大的輻射段孔徑-即開口面積-才能在主輻射方向上實(shí)現(xiàn)較窄的 方向特性，這就需要在垂直于主輻射方向有較大的天線尺寸。為了也能在較窄的主輻射方 向利用該孔徑，從輻射段輻射出的電磁輻射必須具有盡可能平坦的相前沿，通常只有利用 逐漸增大的天線長度來實(shí)現(xiàn)這種平坦的相前沿，這同樣也有悖于所需的緊湊結(jié)構(gòu)形式。在 物位測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域通常還有這樣的問題只能在很窄的極限范圍內(nèi)增大幾何孔徑，因?yàn)榉?則無法將天線置于被測(cè)體積之中-例如通過現(xiàn)有的槽罐開口與管接頭-并且無法將其安裝 在這里。此外-由于安裝情況的幾何條件限制-還必須通過安裝幾何形狀以低輻射方式傳 導(dǎo)電磁波，以防止槽罐內(nèi)置物的寄生反射引起有用信號(hào)失真。因此本發(fā)明的任務(wù)在于闡述一種能夠以盡可能低損耗的方式適應(yīng)各種安裝情況、 反射盡可能小且同時(shí)高度集束的介質(zhì)天線。按照本發(fā)明所述，在上述類型的介質(zhì)天線中，將輻射段設(shè)計(jì)成緊接于第二過渡段 之后的介質(zhì)管，即可解決前述任務(wù)。因此在本發(fā)明所述的介質(zhì)天線中，將第二過渡段作為 介質(zhì)天線物理分隔區(qū)域之間也就是包括介質(zhì)棒的第一過渡段和輻射段之間的“真正”過渡 段。通過輻射側(cè)介質(zhì)管傳導(dǎo)電磁波的好處在于，在最佳激勵(lì)狀態(tài)下_也就是在單模激勵(lì)狀 態(tài)下_可以顯著改變介質(zhì)天線的長度。按照本發(fā)明所述介質(zhì)天線的一種有益實(shí)施方式，適當(dāng)選擇構(gòu)成輻射段的介質(zhì)管的最大壁厚，從而只有HE11混合基本模電磁波能夠沿著介質(zhì)管傳播。可以看出，第一過渡段中 的介質(zhì)天線棒幾何形狀與介質(zhì)天線輻射段中的管幾何形狀構(gòu)成固有電磁波系統(tǒng)，可以沿著 這些固有波系統(tǒng)將每一處場(chǎng)分布表示為各個(gè)固有波的疊加?；灸Ｔ谶@兩種系統(tǒng)中呈混合 狀態(tài)，稱作HE11模。利用本發(fā)明所述的薄壁介質(zhì)管，可在給定最大管外徑時(shí)達(dá)到極高的方向 性，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)單模傳導(dǎo)電磁波。構(gòu)成介質(zhì)喇叭的第二過渡段因而在兩個(gè)不同的固有波系統(tǒng)之間形成一個(gè)波導(dǎo)管 過渡段，從棒狀第一過渡段轉(zhuǎn)入第二過渡段之中以及從第二過渡段轉(zhuǎn)入傳導(dǎo)電磁波的介質(zhì) 輻射段之中的過渡所表達(dá)的不連續(xù)性是高階場(chǎng)分布的根源。如果由于不連續(xù)性而激勵(lì)的高 階模低于介質(zhì)天線固有波系統(tǒng)的極限頻率(截止頻率)，則無法沿著介質(zhì)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)高階模， 而是將相應(yīng)的電磁輻射直接在不連續(xù)位置輻射到自由空間之中，從而引起相前沿彎曲，使 得天線的方向性下降。采用本發(fā)明所述介質(zhì)天線的另一種有益實(shí)施方式，即可消除上述現(xiàn)象，這種實(shí)施 方式的特征在于，包括介質(zhì)喇叭的第二過渡段具有一個(gè)朝向輻射方向逐漸張開的非線性內(nèi) 輪廓，所述內(nèi)輪廓通?？墒沟媒橘|(zhì)喇叭的界面形成被介質(zhì)喇叭包圍的空腔。由于包括介質(zhì) 喇叭的第二過渡段具有非線性內(nèi)輪廓，因此與軸向比較長的線性第二過渡段相比，可以利 用軸向-主輻射方向-比較短的第二過渡段實(shí)現(xiàn)模式純度。采用上述措施可以縮短構(gòu)成介 質(zhì)喇叭的第二過渡段，使其比線性喇叭所需的長度縮短三分之一以上。已證實(shí)特別適合通過分?jǐn)?shù)指數(shù)大于一的冪函數(shù)來描述這種內(nèi)輪廓，這些冪函數(shù)以 主輻射方向延伸的天線位置坐標(biāo)作為自變量。適宜選用1.09 1. 13之間的某一個(gè)值作為 指數(shù)，特別適宜選用1. 10 1. 12之間的分?jǐn)?shù)指數(shù)，最好選用基本上等于1. 11的指數(shù)。上 述位置坐標(biāo)的原點(diǎn)也可以轉(zhuǎn)移到包括介質(zhì)棒的第一過渡段之中。就此而言，特別適宜使得 第二過渡段的介質(zhì)喇叭的內(nèi)輪廓延伸到構(gòu)成第一過渡段的介質(zhì)棒之中，尤其是連續(xù)延伸到 構(gòu)成第一過渡段的介質(zhì)棒之中。這意味著介質(zhì)天線之內(nèi)的空腔特別是一直延伸到第一過渡 段的介質(zhì)棒之中。也適宜通過分?jǐn)?shù)指數(shù)大于一的冪函數(shù)來描述介質(zhì)棒的內(nèi)輪廓，所述冪函數(shù)也以指 向天線主輻射方向的位置坐標(biāo)作為自變量，且分?jǐn)?shù)指數(shù)的值適宜在1.09 1. 13之間，特別 適宜在1. 10 1. 12之間，尤其適宜基本上等于1. 11。若以同一個(gè)冪函數(shù)來描述包括介質(zhì) 棒的第一過渡段的內(nèi)輪廓以及包括介質(zhì)喇叭的第二過渡段的內(nèi)輪廓，則第一過渡段和第二 過渡段之間的不連續(xù)性最小。本發(fā)明關(guān)于第一過渡段內(nèi)輪廓以及第二過渡段內(nèi)輪廓的技術(shù)思想也可獨(dú)立于本 發(fā)明開頭所述的技術(shù)思想，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)更為緊湊且提高方向性的效果，即并非僅僅涉及具有 一個(gè)介質(zhì)管形式的輻射段的介質(zhì)天線，而是可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩種基本思想。在研發(fā)上述介質(zhì)天線的過程中，已發(fā)現(xiàn)針對(duì)輻射特性優(yōu)化天線設(shè)計(jì)可產(chǎn)生優(yōu)異的 集束特性，但是電磁輻射的內(nèi)部反射仍然有可能引起干擾信號(hào)，所引起的“天線振蕩”可能 會(huì)導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤。因此為了防止出現(xiàn)并非所愿的天線固有反射，在本發(fā)明所述介質(zhì)天線的 一種特別有益的實(shí)施方式中，按照四分之一波長變換器的原理，使得包括介質(zhì)棒的第一過 渡段的內(nèi)輪廓在過渡為饋入側(cè)實(shí)心棒的區(qū)域中形成一個(gè)階梯阻抗變換器，尤其是形成一個(gè) 單級(jí)階梯阻抗變換器。已證實(shí)這樣就能顯著抑制寬帶反射，且不會(huì)對(duì)所需的場(chǎng)分布造成負(fù) 面影響。
適宜在介質(zhì)管形式的輻射段過渡到自由空間之中的過渡段中采用另一個(gè)階梯阻 抗變換器尤其是單階梯阻抗變換器。按照一種特別有益的實(shí)施方式所述，按照四分之一波 長變換器的原理，將介質(zhì)饋入段設(shè)計(jì)成階梯阻抗變換器尤其是兩級(jí)階梯阻抗變換器，從而 在通常所用的金屬波導(dǎo)管過渡到介質(zhì)饋入段的過渡區(qū)域中實(shí)現(xiàn)比單級(jí)階梯阻抗變換器更 好的效果。介質(zhì)饋入段中的階梯阻抗變換器適宜具有橫斷面在輻射方向逐漸變窄的內(nèi)輪 廓，適宜將至少一個(gè)內(nèi)六角外形的階梯作為內(nèi)輪廓。內(nèi)六角外形特別適合于進(jìn)行裝配，因?yàn)?這種形狀相對(duì)于未知的旋轉(zhuǎn)角度具有極大的穩(wěn)定性，但從電磁理論角度來看，也可考慮采 用其它形狀。采用另一種結(jié)構(gòu)性措施可以顯著改善瞬態(tài)反射特性即適當(dāng)選擇饋入段的外徑， 從而當(dāng)天線處在裝配狀態(tài)時(shí)，在饋入段和饋源波導(dǎo)管之間形成一個(gè)饋入段可以伸入到其中 的徑向間隙，尤其是該間隙沿著輻射方向基本上在介質(zhì)饋入段內(nèi)所形成的階梯阻抗變換器 的軸向范圍-主輻射方向延伸范圍-內(nèi)延伸。就常見的天線尺寸而言，實(shí)心棒直徑例如在 22mm范圍內(nèi)，因此間隙寬度約為1mm。在沒有介質(zhì)管作為輻射段的介質(zhì)天線中，設(shè)置于饋入段以及第一過渡段中的階梯 阻抗變換器也會(huì)使得反射減小，因此可理解為與介質(zhì)管形式的輻射段的特征無關(guān)。在本發(fā)明所述介質(zhì)天線的一種首選實(shí)施方式中，進(jìn)一步提高方向性的方式為使 得介質(zhì)棒在第一過渡段中被一個(gè)朝向天線輻射方向張開的金屬喇叭頸部圍住，所述金屬喇 叭頸部特別是既不延伸到在介質(zhì)饋入段之內(nèi)形成的階梯阻抗變換器的區(qū)域之中，也不延伸 到第一過渡段內(nèi)的階梯阻抗變換器的區(qū)域之中。通過這種金屬喇叭頸部可以進(jìn)一步提高本 發(fā)明所述介質(zhì)天線的方向性，因?yàn)殡姶泡椛涞幕灸Ｔ诮饘倮阮i部的末端耦合到所需的 HE11棒模之中，而引起的泄漏輻射極小。可以將張開的金屬喇叭頸部內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)成不同的 形式，最好使其呈線性，因?yàn)榉蔷€性內(nèi)輪廓幾乎無法改善輻射特性，且線性內(nèi)輪廓比較容易 制造。具體而言，有各種各樣可以實(shí)施、改進(jìn)本發(fā)明所述介質(zhì)天線的方法。為此可以參考 從屬于權(quán)利要求1的權(quán)利要求，也可參考結(jié)合附圖描述的首選實(shí)施例。圖中示出附

圖1為本發(fā)明所述介質(zhì)天線第一種實(shí)施例的橫剖視圖，附圖2為本發(fā)明所述介質(zhì)天線第二種實(shí)施例的橫剖視圖，附圖3示意性地示出本發(fā)明所述介質(zhì)天線，其具有輻射電磁波在E平面中所產(chǎn)生 的整個(gè)電場(chǎng)、模場(chǎng)以及寄生的漏場(chǎng)，附圖4a、4b為利用本發(fā)明所述介質(zhì)天線實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的方向性與傳統(tǒng)天線的方向 性對(duì)比圖；和附圖5為本發(fā)明所述介質(zhì)天線的詳細(xì)橫剖視圖。附圖1和2所示為完整介質(zhì)天線1的橫剖視圖，該天線具有介質(zhì)饋入段2、包括介 質(zhì)棒的第一過渡段3、構(gòu)成介質(zhì)喇叭的第二過渡段4和介質(zhì)輻射段5，可以給介質(zhì)饋入段2 施加電磁輻射6，利用第一過渡段3和第二過渡段4傳導(dǎo)電磁輻射6，然后從輻射段5將電 磁輻射6作為自由空間波輻射出去。附圖1 3中-或多或少忠實(shí)于細(xì)節(jié)-所示的所有介質(zhì)天線1的特征在于，將輻 射段5設(shè)計(jì)成緊隨第二過渡段4之后的介質(zhì)管。這樣就能使得介質(zhì)天線1的長度可以在很 大范圍內(nèi)變化，即包括介質(zhì)棒的第一過渡段3的長度以及介質(zhì)管形式的輻射段5的長度可以有不同的選擇。這兩個(gè)區(qū)域3和5即為固有電磁波系統(tǒng)，以構(gòu)成介質(zhì)喇叭的第二過渡段 4作為這些不同固有波系統(tǒng)之間的波導(dǎo)管過渡段。在所示的所有實(shí)施例中，介質(zhì)管形式的輻射段5的壁厚經(jīng)過適當(dāng)選擇，從而只有 HE11混合基本模電磁輻射6能夠沿著介質(zhì)管傳播，因此原則上可以通過包括介質(zhì)棒的第一 過渡段3和介質(zhì)管形式的輻射段4單模傳導(dǎo)電磁輻射6。直接在不連續(xù)位置、即主要在構(gòu)成 介質(zhì)喇叭的第二過渡段4區(qū)域中將不連續(xù)部位上出現(xiàn)的高階模輻射到自由空間中。寄生電 磁漏場(chǎng)的分離如附圖3所示，圖中電場(chǎng)分布的最大振幅在E平面中為9. 5GHz，輻射段5的長 度為1500mm。為了有利于進(jìn)行描述，管長度經(jīng)過適當(dāng)選擇(大約50 λ )，以便能夠看清楚傳 導(dǎo)場(chǎng)和寄生輻射場(chǎng)之間的分離，因?yàn)閭鲗?dǎo)模與自由空間場(chǎng)的波數(shù)只有很小的區(qū)別。在附圖1和2所示的實(shí)施例中，輻射段5的介質(zhì)管壁厚小于管外徑的5%。在當(dāng)前 情況下，管外徑為43mm，壁厚為2. 0mm，若使用聚丙烯(PP，附圖1)和聚四氟乙烯(PTFE，附 圖2)且激勵(lì)頻率為9. 5GHz，則可形成所需的選擇性傳輸特性。在附圖1和2所示的實(shí)施例中，改進(jìn)了從包括介質(zhì)棒的第一過渡段3至介質(zhì)管形 式的輻射段5的傳輸特性包括介質(zhì)喇叭的第二過渡段4具有朝向輻射方向7逐漸張開的 非線性內(nèi)輪廓8，可以根據(jù)在天線1的主輻射方向7上的位置坐標(biāo)以分?jǐn)?shù)指數(shù)大于1的冪函 數(shù)表示內(nèi)輪廓8 ；本實(shí)施例中的指數(shù)值基本上等于1. 1。已證實(shí)為了使介質(zhì)天線1實(shí)現(xiàn)一定的方向性，可以將這種介質(zhì)喇叭形式的第二過 渡段4設(shè)計(jì)得明顯短一些，短于將具有線性內(nèi)輪廓的介質(zhì)喇叭作為第二過渡段的介質(zhì)天 線。附圖1和2所示天線的共同之處在于，包括介質(zhì)喇叭的第二過渡段4具有朝向輻 射方向7張開的線性外輪廓9。已證實(shí)外輪廓9的形狀對(duì)于第二過渡段4的傳輸特性的影 響程度與內(nèi)輪廓8的外形相比不可同日而語；因此這里選用了最容易制作的外輪廓9。但對(duì)于附圖所示介質(zhì)天線1的傳輸特性而言特別重要的是第二過渡段4的介質(zhì) 喇叭的內(nèi)輪廓8在構(gòu)成第一過渡段3的介質(zhì)棒的內(nèi)輪廓10中延伸，在本實(shí)施例中是連續(xù)延 伸到構(gòu)成第一過渡段3的介質(zhì)棒之中。在附圖所示的實(shí)施例中，可通過同一個(gè)冪函數(shù)描述 包括介質(zhì)棒的第一過渡段3的內(nèi)輪廓10以及包括介質(zhì)喇叭的第二過渡段4的內(nèi)輪廓8，這 樣可避免在第一過渡段3和第二過渡段4之間的過渡范圍內(nèi)出現(xiàn)任何不連續(xù)性。在本情況 下可通過以下方程式描述內(nèi)輪廓8、10 r(x) = 16. 5mm*(x/230mm)1/0 9+3mm，其中χ表示在天線輻射方向7上的位置坐標(biāo)，單位為毫米；r(x)表示隨獨(dú)立位置 坐標(biāo)X的軸變化的內(nèi)輪廓8、10的高度。位置坐標(biāo)X的原點(diǎn)在這里是80mm，其位于第一過渡 段3至第二過渡段4的過渡范圍內(nèi)，介質(zhì)喇叭形式的第二過渡段4在輻射方向7的總延伸 長度為150mm。緊隨其后的介質(zhì)管形式的輻射段5在介質(zhì)天線1的輻射方向7的延伸長度 僅為15mm。下表1所示為介質(zhì)管形式的短輻射段5與介質(zhì)喇叭形式的不同過渡段4在9. 5GHz 激勵(lì)頻率下激勵(lì)時(shí)的傳輸特性和特性輻射參數(shù)。表1 介質(zhì)天線的不同線性內(nèi)輪廓和非線性內(nèi)輪廓在9. 5GHz頻率下的傳輸特性。
權(quán)利要求
一種介質(zhì)天線，具有介質(zhì)饋入段(2)、包括介質(zhì)棒的第一過渡段(3)、構(gòu)成介質(zhì)喇叭的第二過渡段(4)和介質(zhì)輻射段(5)，可以給饋入段(2)施加電磁輻射(6)，利用第一過渡段(3)和第二過渡段(4)傳導(dǎo)電磁輻射(6)，然后從輻射段(5)將電磁輻射作為自由空間波輻射出去，其特征在于，將輻射段(5)設(shè)計(jì)成緊隨第二過渡段(4)之后的介質(zhì)管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)天線，其特征在于，介質(zhì)管的最大壁厚經(jīng)過適當(dāng)選擇，從 而只有HE11混合基本模中的電磁輻射(6)能夠沿著介質(zhì)管傳播，介質(zhì)管的壁厚特別是最多 為介質(zhì)管外徑的5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的介質(zhì)天線，其特征在于，包括介質(zhì)喇叭的第二過渡段(4) 具有朝向輻射方向(7)逐漸張開的非線性內(nèi)輪廓(8)，尤其可以根據(jù)在天線(1)的輻射方向 (7)上的位置坐標(biāo)，以分?jǐn)?shù)指數(shù)大于1的冪函數(shù)來描述內(nèi)輪廓(8)，適宜采用1.09 1. 13 范圍內(nèi)的分?jǐn)?shù)指數(shù)，特別適宜采用1. 10 1. 12范圍內(nèi)的分?jǐn)?shù)指數(shù)，尤其適宜采用基本上等 于1/0. 9的分?jǐn)?shù)指數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的介質(zhì)天線，其特征在于，包括介質(zhì)喇叭的第二過 渡段(4)具有朝向輻射方向(7)張開的線性外輪廓(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的介質(zhì)天線，其特征在于，具有內(nèi)輪廓(10)的第 二過渡段(4)的介質(zhì)喇叭的內(nèi)輪廓(8)延伸到構(gòu)成第一過渡段(3)的介質(zhì)棒之中，尤其是 連續(xù)延伸到構(gòu)成第一過渡段(3)的介質(zhì)棒之中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的介質(zhì)天線，其特征在于，可以根據(jù)在天線⑴的輻射方向(7) 上的位置坐標(biāo)，以分?jǐn)?shù)指數(shù)大于1的冪函數(shù)來描述介質(zhì)棒的內(nèi)輪廓(10)，適宜采用1. 09 1. 13范圍內(nèi)的分?jǐn)?shù)指數(shù)，特別適宜采用1. 10 1. 12范圍內(nèi)的分?jǐn)?shù)指數(shù)，尤其適宜采用的分 數(shù)指數(shù)為1/0.9。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、5和6所述的介質(zhì)天線，其特征在于，以同一個(gè)冪函數(shù)來描述包括介 質(zhì)棒的第一過渡段(3)的內(nèi)輪廓(10)和包括介質(zhì)喇叭的第二過渡段(4)的內(nèi)輪廓(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的介質(zhì)天線，其特征在于，包括介質(zhì)棒的第一過渡 段(3)的內(nèi)輪廓(10)在過渡為饋入側(cè)實(shí)心棒的區(qū)域中，形成一個(gè)按照四分之一波長變換器 原理工作的階梯阻抗變換器(11)，尤其是形成一個(gè)單級(jí)階梯阻抗變換器(11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的介質(zhì)天線，其特征在于，將介質(zhì)饋入段(2)設(shè)計(jì) 成按照四分之一波長變換器原理工作的階梯阻抗變換器(12)，所述階梯阻抗變換器(12) 尤其具有橫斷面朝向輻射方向(7)逐漸變窄的內(nèi)輪廓，尤其具有至少一個(gè)內(nèi)六角外形的階 梯作為內(nèi)輪廓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的介質(zhì)天線，其特征在于，將朝向自由空間的介 質(zhì)管形式的輻射段(5)設(shè)計(jì)成按照四分之一波長變換器原理工作的階梯阻抗變換器(19)， 所述階梯阻抗變換器(19)尤其具有橫斷面朝向輻射方向(7)逐漸變寬的內(nèi)輪廓，尤其在內(nèi) 輪廓中具有至少一個(gè)階梯。
11.根據(jù)權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)所述的介質(zhì)天線，其特征在于，饋入段(2)的外徑經(jīng) 過適當(dāng)選擇，從而當(dāng)介質(zhì)天線處在裝配狀態(tài)時(shí)，在饋入段(2)和饋源波導(dǎo)管(14)之間形成 饋入段⑵能夠伸入到其中的徑向的間隙(13)，所述間隙(13)尤其在輻射方向(7)基本上 在介質(zhì)饋入段(2)中形成的階梯阻抗變換器(12)的軸向長度范圍內(nèi)延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1 11中任一項(xiàng)所述的介質(zhì)天線，其特征在于，第一過渡段(3)中的介質(zhì)棒被一個(gè)朝向天線(1)的輻射方向(7)張開的金屬喇叭頸部(15)圍住，所述金屬喇叭 頸部(15)尤其既不延伸到在介質(zhì)饋入段(2)內(nèi)形成的階梯阻抗變換器(12)的區(qū)域之中， 也不延伸到第一過渡段(3)內(nèi)的階梯阻抗變換器(11)的區(qū)域之中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的介質(zhì)天線，其特征在于，金屬喇叭頸部(15)的最大外徑最 多比第一過渡段(3)內(nèi)的介質(zhì)棒的外徑大2. 5倍，適宜最多大2. 3倍，最適宜大2倍。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的介質(zhì)天線，其特征在于，金屬喇叭頸部(15)被一個(gè) 介質(zhì)外殼(16)圍住，尤其被一個(gè)介質(zhì)外殼(16)以機(jī)械固定的方式圍住，所述介質(zhì)外殼(16) 最好與天線的其它介質(zhì)零件整體形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求12 14中任一項(xiàng)所述的介質(zhì)天線，其特征在于，在金屬喇叭頸部 (15)上朝向饋入段(2)形成一個(gè)圓柱形金屬套(18)，尤其是作為金屬饋源波導(dǎo)管的過渡 段。
16.一種介質(zhì)天線，具有介質(zhì)饋入段(2)、包括介質(zhì)棒的第一過渡段(3)、構(gòu)成介質(zhì)喇叭 的第二過渡段(4)和介質(zhì)輻射段(5)，可以給饋入段(2)施加電磁輻射(6)，利用第一過渡 段(3)和第二過渡段(4)傳導(dǎo)電磁輻射(6)，然后從輻射段(5)將電磁輻射作為自由空間波 輻射出去，其特征在于具有權(quán)利要求3 7中至少一項(xiàng)的特征部分所述的特征。
全文摘要
描述一種介質(zhì)天線(1)，其具有介質(zhì)饋入段(2)、包括介質(zhì)棒的第一過渡段(3)、構(gòu)成介質(zhì)喇叭的第二過渡段(4)和介質(zhì)輻射段(5)，可以給饋入段(2)施加電磁輻射(6)，利用第一過渡段(3)和第二過渡段(4)傳導(dǎo)電磁輻射(6)，然后從輻射段(5)將電磁輻射(6)作為自由空間波輻射出去。本發(fā)明的任務(wù)在于闡述一種能夠以盡可能低損耗的方式適應(yīng)各種安裝情況、反射盡可能小且同時(shí)高度集束的介質(zhì)天線。解決這一任務(wù)的方式是將上述介質(zhì)天線的輻射段(5)設(shè)計(jì)成緊隨第二過渡段(4)之后的介質(zhì)管。
文檔編號(hào)H01Q13/24GK101944658SQ201010247260
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者C·齊茨, E·德尼克, G·阿姆布雷克特 申請(qǐng)人:克洛納測(cè)量技術(shù)有限公司