[發明專利]一種超寬帶對數周期天線及其制作方法

在審

• 申請號: 201510447455.2
• 申請日: 2015-07-27
• 公開（公告）號: CN105140650A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 殷興輝
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H01Q5/25
• 分類號: H01Q5/25;H01Q1/36;H01Q5/50
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種超寬帶對數周期天線，其特征在于：包括相互平行設置的上饋管和下饋管，所述上饋管從首端至尾端按序成對設置有長度遞減的偶極子，所述下饋管內設有同軸饋線；

所述偶極子包括排序第一的首根偶極子，排序末位的末根偶極子，以及位于首根偶極子和末根偶極子之間的若干根的中間偶極子；所述上饋管和下饋管均為尺寸相同的饋管；

所述同軸饋線包括同軸饋線外導體，和包覆于同軸饋線外導體內的同軸饋線內導體；所述同軸饋線內導體的一端延伸出同軸饋線外導體的一端頭、并從位于下饋管管身的開孔引出后焊接于上饋管管身的饋電處，所述饋電處位于末根偶極子和上饋管尾端之間并靠近上饋管尾端；

所述上饋管與下饋管之間的距離X等于饋管尺寸W的[1.44-1.46]倍，即1.44W≤X≤1.46W；

所述末根偶極子與饋電處之間的距離Y等于末根偶極子長度L_min和天線間隔常數σ乘積的[1.9-2.5]倍，即1.9σ*L_min≤Y≤2.5σ*L_min；

所述末根偶極子與上饋管尾部之間的距離Z等于末根偶極子與饋電處之間距離Y的[1.0-1.5]倍，即1.0Y≤Z≤1.5Y。

2.根據權利要求1所述的一種超寬帶對數周期天線，其特征在于：所述饋管為方管或圓管，所述饋管尺寸W為方管邊長或圓管直徑。

3.根據權利要求1所述的一種超寬帶對數周期天線，其特征在于：所述方管包括立方管、正三邊形管或正多邊形管。

4.根據權利要求1所述的一種超寬帶對數周期天線，其特征在于：所述上饋管與下饋管之間的距離X等于饋管尺寸W的1.45倍，即X＝1.45W；所述末根偶極子與饋電處之間的距離Y等于末根偶極子長度L_min和天線間隔常數σ乘積的2倍，即Y＝2σ*L_min；所述末根偶極子與上饋管尾部之間的距離Z等于末根偶極子與饋電處之間距離Y的1.15倍，即Z＝1.15Y。

5.根據權利要求1所述的一種超寬帶對數周期天線的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)選取天線比例常數τ和天線間隔常數σ；

按照天線比例常數τ、天線間隔常數σ與天線增益的關系，根據天線增益的設計要求，選取對應的天線比例常數τ和天線間隔常數σ；

2)計算首根偶極子的長度L_max；

根據公式(1)和公式(2)計算首根偶極子的長度：

L_max＝K₁λ_L(1)

K₁＝1.01-0.519τ(2)

其中，L_max為首根偶極子的總長度，λ_L為最長波長，K₁為低端截止常數；

3)計算偶極子的總對數N；

根據公式(3)和公式(4)或公式(5)計算偶極子的總對數N：

N=1+lg(K2/K1)+lg(FL/FH)lgτ---(3)]]>

K₂＝7.10τ³-21.3τ²+21.98τ-7.30+σ(21.82-66τ+62.12τ²-18.29τ³)(4)

或，N=1+lg(Bs)lg(1/τ)---(5)]]>

其中，K₂為高端截止常數，B_s＝B[1.1+30.7σ(1-τ)]，天線帶寬B＝f_max/f_min；

4)計算中間偶極子的長度和中間偶極子的間距，獲得末根偶極子的長度L_min；

計算公式如下：

LnLn-1=anan-1=RnRn-1=dndn-1=τ,]]>

L₁＝L_max＝K₁λ_L，

L_i＝τ^i-1L₁，

L_N＝τ^N-1L₁，

d₁＝2σL₁＝2σL_max，

d_i＝τ^i-1d₁，

其中,i＝1,2,…,N；末根偶極子的長度L_min為第N個偶極子的長度L_N，首根偶極子的長度L_max為第1個偶極子的長度L₁；

5)確定上饋管與下饋管之間的距離X；

根據選用的饋管尺寸W，在上饋管與下饋管之間的距離X等于饋管尺寸W的[1.44-1.46]倍，即1.44W≤X≤1.46W的范圍內確定X的取值；

6)確定末根偶極子與饋電處之間的距離Y；

根據步驟1)選取的天線間隔常數σ和步驟4)獲得的末根偶極子長度L_min，在末根偶極子與饋電處之間的距離Y等于末根偶極子長度L_min和天線間隔常數σ乘積的[1.9-2.5]倍，即1.9σ*L_min≤Y≤2.5σ*L_min的范圍內確定Y的取值；

7)確定末根偶極子與上饋管尾部之間的距離Z；

根據步驟6)確定的末根偶極子與饋電處之間的距離Y，在末根偶極子與上饋管尾部之間的距離Z等于末根偶極子與饋電處之間距離Y的[1.0-1.5]倍，即1.0Y≤Z≤1.5Y的范圍內確定Z的取值；

6.根據權利要求5所述的一種超寬帶對數周期天線的制作方法，其特征在于：

所述步驟5)確定上饋管與下饋管之間的距離X等于饋管尺寸W的1.45倍，即X＝1.45W，選用的饋管尺寸W為立方管的邊長；

所述步驟6)確定末根偶極子與饋電處之間的距離Y等于末根偶極子長度L_min和天線間隔常數σ乘積的2倍，即Y＝2σ*L_min；

所述步驟7)確定末根偶極子與上饋管尾部之間的距離Z等于末根偶極子與饋電處之間距離Y的1.15倍，即Z＝1.15Y。