[發明專利]一種樹形天線

有效

• 申請號: 201310443278.1
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103500874A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 秦浩;方佳;曹銳;臧永東
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本發明屬于用于接收或發射超寬帶米波波段電磁波的對數周期天線技術領域，具體涉及一種小型化的超寬帶天線。

背景技術

雷達波段的電子支援措施(ESM)是態勢感知、戰術情報、目標瞄準支援和威脅告警的重要傳感器。通過對特定雷達輻射源進行截獲、定位、分類和識別，雷達ESM能夠為作戰人員提供敵方電子戰斗序列信息并能對敵進行有效識別，提供其方位及能力的詳細情況。電子支援措施(ESM)系統是機載任務電子系統的重要組成部分，通常電子支援系統主要的作戰目標是工作在2～18GHz，目前也擴展到0.5～2GHz以及18～40GHz，隨著近年來地面米波雷達裝備的蓬勃發展，機載米波波段的電子偵察裝備的需求日趨強烈，米波波段是指電磁波波長以米為單位計量的波段，工作頻段一般為100MHz～300MHz，眾所周知天線單元的諧振長度一般為半波長或更長，也就是為了使天線能正常工作，天線的尺寸至少要大于工作頻帶的低頻半波長，而另一方面寬角掃描陣列天線的單元間距與工作頻帶的高頻的波長存在倒數關系，也就是掃描角度越寬，單元間距越小，而且這個倒數關系又是以工作頻帶的高端頻率的波長計算的，綜上所述，越寬的工作頻帶，能夠適應的天線掃描寬度越窄。

作為常用的寬帶陣列天線的單元，對數周期天線具有技術成熟、環境適應性好、耐功率高等優點，常規對數周期天線主要包括饋電雙線（常規對數周期天線饋電桿31和常規對數周期天線饋電桿32）和輻射振子桿等，位于同一高度的輻射振子桿對稱安裝，如圖8所示，一對常規輻射振子33與常規輻射振子34，由其設計公式（1）、（2）可知，常規的對數周期天線的結構尺寸決定于比例因子τ和間隔因子σ，以及天線的最低工作頻率；

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??????????（2）

其中比例因子τ稱為周期率，是表示各振子尺寸、位置的相對位置關系是一個常數，間隔因子σ是表示相鄰兩振子的間距與其中較長振子的二倍長度比值是一個常數，a稱為半頂角，d_n代表第n號和第n+1號振子的間距，R_n代表第n號振子到半頂角頂點的距離，L_n為第n號振子的長度，如圖9?所示。確定三個參數中任意兩個即可確定天線的幾何結構，這里初始常規對數周天線尺寸τ取0.82，σ取0.12，計算得到天線半頂角為22.6度，天線的常規饋電雙線長度H約為1.52米，最長振子長度L1為1.5米。

對于最高350MHz的工作頻率，45度以上的寬角掃描陣列天線，天線單元間距最大不能超過450mm，也就是斜極化方式安裝時，天線尺寸越大，一維線陣在垂直方向的重疊部分就越多，這樣導致天線的交叉極化性能、天線互耦、副瓣電平、天線陣的增益等指標嚴重惡化，常規對數周期天線的橫向寬度（即最長振子長度1.5米）導致天線陣的各項技術指標性能嚴重惡化，無法滿足項目要求，另外常規對數周期天線的縱向長度最短不得少于1.52米，無法滿足飛機平臺的安裝要求，飛機平臺的安裝要求天線的縱向長度要求小于1米，為了滿足天線陣的性能指標，天線的橫向寬度要求小于0.8米，所以必須對常規的超寬帶天線進行小型化設計。

發明內容

為了解決常規對數周期天線單元尺寸大，不適合機載平臺安裝和無法實現寬帶寬角掃描等問題，需要減小常規的對數周期天線的尺寸，尤其是寬度方向的尺寸，本發明提供了一種改進的樹形的對數周期天線。

本發明在常規對數周期天線基礎上，通過對常規對數周期天線的振子進行周期性分形，和頂端加載相結合的方法實現了天線橫向尺寸的縮減，結合振子加載電阻的降低，縮短了對數周期天線的饋電雙線的長度，從而大大降低了天線的尺寸。

具體改進技術方案如下：