[發明專利]超寬帶高增益天線技術及實現方法

無效

• 申請號: 201110409864.5
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102570042A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 徐勤;吳志鋒;王國年
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二四研究所
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02;H01Q19/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于被動探測系統微波技術與天線領域。本發明提供一種高增益多倍頻程寬帶天線的設計方法，該天線采用反射面的形式，通過設計寬帶饋源及優化反射面結構參數來實現高增益寬帶天線。

背景技術

隨著電磁理論與天線技術的發展，當今的電子對抗、電子偵察等各種電子系統對寬帶天線的需求日益增多。對拋物面形式的寬帶天線來講，其特性主要取決于寬頻帶饋源的形式，如平面螺旋天線、對數周期天線、脊喇叭天線等。對于要求線極化的天線系統，平面螺旋天線有增益損失；對數周期天線輻射相心隨頻率變化大，作饋源使用天線效率低；常見的脊喇叭天線通常用作發射天線，僅對阻抗特性提出要求，而對輻射方向圖及輻射相位不做要求。在寬帶拋物面天線系統中，脊喇叭饋源是關鍵元件之一，其性能好壞直接影響到天線的指向、副瓣等技術指標。因此設計頻帶寬、幅-相特性好、效率高的多倍頻程脊喇叭饋源就顯得尤為重要和迫切。

發明內容

本發明的目的在于為反射面天線提供一種大帶寬高效率脊喇叭饋源的實現方法及其與反射面天線的匹配設計。

實現本發明目的的技術解決方案為：

該脊喇叭饋源采用新穎的傳統標準喇叭的改型結構，運用微波HFSS設計軟件技術并結合實驗手段，通過優化脊喇叭脊的曲線方程以及同軸-脊波導變換器的相關參數，同時對饋電波導E壁進行坡結構的過渡處理，如圖2、圖3所示。這種結構無需添加任何匹配裝置，易加工成型，成品一致性好，在5倍頻程的帶寬內獲得較小駐波、有良好的輻射特性與標準喇叭接近，完全滿足高性能寬帶拋物面天線系統的使用要求。

待設計好寬帶饋源后，對其電性能進行測試。根據其副-相特性及物理結構參數優化反射面參數，使其兩者實現匹配設計，從而實現大增益多倍頻程寬帶天線。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：(1)電壓駐波比工作頻帶寬：在5倍頻程的頻帶內，電壓駐波比小于等于1.8；(2)饋源在整個帶寬±50°照射電平≤-6dB；(3)饋源無需添加任何匹配裝置，易于加工制造，成品一致性好；(4)整個天線系統增益高，且增益的頻率特性好；

下面結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1是天線系統結構示意圖。

圖2是饋電波導橫截面示意圖；

圖3是饋電波導橫截面示意圖。

具體實施方式

本發明為一種大增益多倍頻程寬帶天線設計技術方法，具體實施步驟：

(1)確定所設計天線的工作帶寬：5倍頻程；

(2)根據增益確定合適的反射面口徑；

(3)設計5倍頻程寬帶饋源：

確定合適的饋電波導參數a1＝230mm，b1＝110mm；；

確定合適的脊喇叭口面參數A1＝500mm，B1＝400mm；

確定喇叭天線的縱向高度h＝712mm；

采用HFSS軟件對脊進行結構設計，曲線方程z(y)＝2·e^0.02708y+y；

確定坡的度數α₁＝36.7°；

設計同軸-脊波導變換器；

(4)完成5倍頻程寬帶饋源的加工，調試，并對其副-相特性進行測試。根據饋源副-相特性對反射面結構參數(如：偏置高度、焦距等)進行調整。

(5)待饋源與反射面裝配完畢進行測試。根據測試結果微調饋源位置，使得天線在5倍頻程工作帶寬具有良好的電性能。