一種雙諧振圓極化短背射c波段天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙諧振圓極化短背射C波段天線，采用多功能寄生耦合陣列方式；反射腔體為一端封閉的圓筒形結(jié)構(gòu)，天線基片位于反射腔體內(nèi)底部，天線基片中心部位刻蝕有方形切角的天線陣元，多個寄生陣子沿天線陣元周向均布；反射腔體實現(xiàn)天線定向能量匯聚輻射作用，寄生陣子實現(xiàn)電磁耦合，固定支撐及定位天線基片的作用。反射板與反射腔體敞開端固連，反射板中心處貼附有圓形反射片，且與天線陣元平行相對；射頻連接件位于反射腔外端中心部位,射頻連接件一端與電纜固連,另一端穿過反射腔體與天線陣元相連接。圓極化短背射C波段天線結(jié)構(gòu)簡單，具有主瓣寬、副瓣低，便攜小型化的特點；適用于對星通訊、導(dǎo)航通訊及地面抗干擾通訊。
【專利說明】一種雙諧振圓極化短背射C波段天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)天線【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種雙諧振圓極化短背射C波段天線。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在對星數(shù)據(jù)通信傳輸及地面抗干擾通信系統(tǒng)其前端天線多以圓極化天線形式，如螺旋輻射天線、阿基米德螺旋天線等為主。這些天線往往存在天線尺寸較大，天線饋電系統(tǒng)匹配復(fù)雜，天線加工成本較高。在機(jī)載、高速列車等移動通信領(lǐng)域中以及高精度測向系統(tǒng)中為了擴(kuò)展通信距離，抑制地面通信的多徑干擾問題，同時也要滿足小型化、制作安裝簡便等特性；新的圓極化、定向輻射，滿足多頻點及寬頻帶、低副瓣，具有較高增益的天線的設(shè)計日趨重要。螺旋輻射天線實際上是一種螺旋天線，當(dāng)螺旋直徑與工作波長之比在0.25?0.46倍的關(guān)系時螺旋天線呈現(xiàn)出圓極化定向輻射。螺旋天線屬于行波天線一種，具有良好的圓極化輻射特性，但其要求具有較大的安裝空間，并且其加工工藝較為復(fù)雜，饋電匹配也需優(yōu)化調(diào)整。阿基米德螺旋天線屬于平面螺旋圓極化天線的一種，且其工作頻帶較寬，但其在應(yīng)用過程中需要設(shè)計復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，限制了它的應(yīng)用。
[0003]對于短背射天線H.ff.Ehrenspeck 在《The short-backfire antenna))(H.ff.Ehrenspeck, The short-backfire antenna,，’roc.1EEE, vol.53, n0.6, pp.1138 -1140, Aug.1965.)中所述，由一個反射器和半波振子組成。但是，普通的短被射天線在制作時不宜加工實現(xiàn)，尤其是在天線尺寸過大，加工、安裝、調(diào)試都不方便，極大地限制了該天線的使用范圍。
[0004]D.Gray 與 H.Tsuji 在《Short backfire antenna with microstrip Clavinfeed》(D.ray H.Tsuji, “Short backfire antenna with microstrip Clavin feed，，，IETMicrowave, Antennas &Propagat1n, 2009, Vol.3, ISS.8, pp.1211 - 1217)中提出了一種 L波段，基于傾斜寄生耦合線技術(shù)的寬帶圓極化短背射天線。但是在文獻(xiàn)中僅僅是對于短背射天線中的寄生元的作用進(jìn)行了原理性的探討，其傾斜耦合線的傾斜角度及安裝固定方式很難滿足簡單，堅固，耐用的工程實際設(shè)計要求，且其設(shè)計中通過一根支撐桿安裝固定反射片的方式對于天線的輻射和饋電及安裝造成影響，更不便于工程應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種雙諧振圓極化短背射C波段天線；采用多功能寄生耦合陣列方式，具有主瓣寬、副瓣低，結(jié)構(gòu)簡單，便攜小型化，雙工作頻點工作的特點，適用于對星通訊，導(dǎo)航通訊及地面抗干擾通訊。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括反射板、反射片、寄生陣子、圓極化貼片天線陣元、圓極化貼片天線基片、反射腔體、射頻連接件，所述反射腔體為一端封閉的圓筒形結(jié)構(gòu)，圓極化貼片天線基片位于反射腔體內(nèi)底部，圓極化貼片天線基片中心部位刻蝕有方形帶切角的圓極化貼片天線陣元，多個寄生陣子沿圓極化貼片天線陣元周向均布，且與反射腔體底部固連，反射板與反射腔體敞開端固連，反射板中心部位貼附有圓形反射片與圓極化貼片天線陣元之間平行相對，射頻連接件位于反射腔體外端中心部位，射頻連接件一端與電纜固連，射頻連接件另一端穿過反射腔體與圓極化貼片天線陣元相連接；所述圓極化貼片天線基片為圓板形結(jié)構(gòu)，中間部位沿圓極化貼片天線陣元周向均布多個通孔，圓極化貼片天線基片直徑與反射腔體內(nèi)徑相等，圓極化貼片天線基片為陶瓷材料；所述反射板材料為FR-4板材，反射板直徑為天線工作波長的1.6倍，且與反射腔體外徑相等，反射板厚度為天線工作波長的0.029倍；所述寄生陣子為臺階圓柱體，上段直徑為天線工作波長的0.077倍，下段直徑為天線工作波長的0.059倍。
[0007]所述寄生陣子為4?15個。
[0008]所述反射腔體采用鋁合金材料。
[0009]有益效果
[0010]本發(fā)明提出的雙諧振圓極化短背射C波段天線，采用多功能寄生耦合陣列方式；反射腔體為一端封閉的圓筒形結(jié)構(gòu)，天線基片位于反射腔體內(nèi)底部，天線基片中心部位刻蝕有方形帶一對稱切角的天線陣元，多個寄生陣子沿天線陣元周向均布；反射腔體實現(xiàn)天線定向能量匯聚輻射作用，寄生陣子實現(xiàn)電磁耦合，固定支撐及定位天線基片的作用。反射板與反射腔體敞開端固連，反射板中心處貼附有圓形反射片，且與天線陣元平行相對；射頻連接件位于反射腔體外端中心部位，射頻連接件一端與電纜固連，另一端穿過反射腔體底部和圓極化貼片天線基片與圓極化貼片天線陣元相連接。
[0011]本發(fā)明圓極化短背射C波段天線結(jié)構(gòu)簡單，具有主瓣寬、副瓣低，便攜小型化的特點；天線增益大于lldB，天線3dB波束寬度為54.3°，駐波2以下頻帶寬度近15%。
[0012]本發(fā)明雙諧振圓極化短背射C波段天線適用于對星通訊，導(dǎo)航通訊及地面抗干擾通訊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明一種雙諧振圓極化短背射C波段天線作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0014]圖1為本發(fā)明雙諧振圓極化短背射C波段天線示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明雙諧振圓極化短背射C波段天線剖視圖。
[0016]圖3為本發(fā)明雙諧振圓極化短背射C波段天線結(jié)構(gòu)爆炸圖。
[0017]圖4為本發(fā)明雙諧振圓極化短背射C波段天線各部件裝配示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明雙諧振圓極化短背射C波段天線的圓極化貼片天線俯視圖。
[0019]圖6為本發(fā)明雙諧振圓極化短背射C波段天線的SI，I參數(shù)曲線圖。
[0020]圖7為本發(fā)明雙諧振圓極化短背射C波段天線的駐波曲線圖。
[0021]圖8為本發(fā)明雙諧振圓極化短背射C波段天線的方向圖。
[0022]圖中:
[0023]1.反射板2.反射片3.寄生陣子4.圓極化貼片天線陣元5.圓極化貼片天線基片6.反射腔體7.射頻連接件

【具體實施方式】
[0024]本實施例是一種雙諧振圓極化短背射C波段天線。
[0025]參閱圖1?圖8，本實施例雙諧振圓極化短背射C波段天線由反射板1、反射片2、寄生陣子3、圓極化貼片天線陣元4、圓極化貼片天線基片5、反射腔體6、射頻連接件7組成。反射腔體6為一端封閉的圓筒形結(jié)構(gòu)，反射腔體6內(nèi)徑為82mm,外徑為84mm,高度為30mm,反射腔體6底部厚度為4mm，在距底部中心12.8mm的圓周上等間距設(shè)置有12個直徑為M3，深度為3mm的螺紋盲孔；反射腔體6采用鋁合金材料加工成形，反射腔體實現(xiàn)天線定向能量匯聚輻射作用。
[0026]圓極化貼片天線基片5為圓板形結(jié)構(gòu)，圓極化貼片天線基片5中間部位采用刻蝕工藝加工成方形帶切角的圓極化貼片天線陣元4，方形貼片邊長為16mm ;為實現(xiàn)圓極化工作，在方形貼片天線陣元上對其中兩個間隔的對稱角進(jìn)行切角處理，切角邊長為3mm。圓極化貼片天線基片5直徑為82mm，厚度為1.575mm,圓極化貼片天線基片5直徑與反射腔體6內(nèi)徑相等。圓極化貼片天線基片5中間部位沿圓極化貼片天線陣元4周向等間距均布12個直徑為3mm的通孔，圓極化貼片天線基片5安裝在反射腔體6內(nèi)底部。圓極化貼片天線基片5采用6008陶瓷材料的PCB板材加工成形。
[0027]本實施例中，根據(jù)天線計算結(jié)果采用12個寄生陣子3，寄生陣子3沿圓極化貼片天線陣元4周向均勻分布，寄生陣子3 —端穿過圓極化貼片天線基片5與反射腔體6底部固定連接。寄生陣子3為二階圓柱體結(jié)構(gòu)，采用銅質(zhì)材料加工制作，寄生陣子3上段為寄生陣元，直徑為4_，高度為4.95mm ;寄生陣子3下段為固定支撐及定位天線基片的作用，其直徑為3mm，在表面加工成M3的螺紋，高度為4.58mm。通過將12個寄生陣子3穿過圓極化貼片天線基片5上的通孔與反射腔體6上一一對應(yīng)的12個螺孔配合，將圓極化貼片天線基片5與反射腔體6固定連接。
[0028]反射板I采用FR-4型標(biāo)準(zhǔn)PCB板材加工成形，反射板直徑為84mm，且與反射腔體6直徑相等，反射板I厚度為為1.5mm。反射板I與反射腔體6敞開端通過膠接固定，反射板I中心部位貼附有圓形反射片2與圓極化貼片天線陣元4之間平行相對。反射板I起到天線的保護(hù)罩及產(chǎn)生二次輻射的作用。
[0029]射頻連接件7采用SMA-KFD108型器件，射頻連接件7固定安裝在反射腔體6外端面中心部位，射頻連接件7 —端與50歐的銅軸電纜固定連接，射頻連接件7另一端穿過反射腔體6底部和圓極化貼片天線基片5與圓極化貼片天線陣元4相連接；圓極化貼片天線基片5與反射腔體6固定焊接。
[0030]本實施例雙諧振圓極化短背射C波段天線，通過不斷地優(yōu)化調(diào)整寄生陣子3的間距及個數(shù)，使天線增益大于lldB，天線3dB波束寬度為54.3°，駐波2以下頻帶寬度近15%,滿足駐波及方向圖要求的天線。雙諧振圓極化短背射C波段天線適用于對星通訊，導(dǎo)航通訊及地面抗干擾通訊。
【權(quán)利要求】
1.一種雙諧振圓極化短背射C波段天線，其特征在于:包括反射板、反射片、寄生陣子、圓極化貼片天線陣元、圓極化貼片天線基片、反射腔體、射頻連接件，所述反射腔體為一端封閉的圓筒形結(jié)構(gòu)，圓極化貼片天線基片位于反射腔體內(nèi)底部，圓極化貼片天線基片中心部位刻蝕有方形帶切角的圓極化貼片天線陣元，多個寄生陣子沿圓極化貼片天線陣元周向均布，且與反射腔體底部固連，反射板與反射腔體敞開端固連，反射板中心部位貼附有圓形反射片與圓極化貼片天線陣元之間平行相對，射頻連接件位于反射腔體外端中心部位，射頻連接件一端與電纜固連，射頻連接件另一端穿過反射腔體與圓極化貼片天線陣元相連接；所述圓極化貼片天線基片為圓板形結(jié)構(gòu)，中間部位沿圓極化貼片天線陣元周向均布多個通孔，圓極化貼片天線基片直徑與反射腔體內(nèi)徑相等，圓極化貼片天線基片為陶瓷材料；所述反射板材料為FR-4板材，反射板直徑為天線工作波長的1.6倍，且與反射腔體外徑相等，反射板厚度為天線工作波長的0.029倍；所述寄生陣子為臺階圓柱體，上段直徑為天線工作波長的0.077倍，下段直徑為天線工作波長的0.059倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙諧振圓極化短背射C波段天線，其特征在于:所述寄生陣子為4?15個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙諧振圓極化短背射C波段天線，其特征在于:所述反射腔體采用鋁合金材料。
【文檔編號】H01Q1/50GK104319463SQ201410570665
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】劉亞成, 戚勇, 張朋, 彭飛 申請人:西安愛生技術(shù)集團(tuán)公司, 西北工業(yè)大學(xué)