[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

技術領域

本發明涉及一種天線，特別是涉及一種超寬帶對數周期天線及其制作方法，屬于微波與天線技術領域。

背景技術

對數周期天線是一種常見的寬帶天線，由于其良好的寬帶特性，在短波、超短波及微波波段范圍內獲得廣泛的應用，如天波傳播的通信天線、電視共用天線系統的接收天線及拋物面或透鏡天線的初級輻射器或相控陣天線陣的輻射單元等。

對數周期天線是把一些天線按照某一種規律排列(如周期性排列)，使其形成自相似結構，其天線的電特性隨頻率的對數作周期性變化。其中，按某一種規律排列的這些天線包括多種類型，如齒片形、偶極子、八木天線等，其中最典型且應用最多的就是對數周期偶極子天線。

現有技術中無論采用哪種類型的天線，一般的設計方法，大都通過天線工程設計書的圖表，找出最佳的天線比例常數τ和天線間隔常數σ；然后根據傳統對數周期天線的一整套設計流程，把頻帶內的最高頻率和最低頻率代進去，計算出天線夾角、各偶極子長度和間距。然而，這樣設計出的對數周期天線雖然能在設計頻帶范圍內獲得方向圖不分裂，滿足天線方向圖設計要求；但是，其天線駐波比卻難以滿足工程實際要求。

發明內容

本發明的主要目的在于，克服現有技術中的不足，提供一種超寬帶對數周期天線及其制作方法，可大幅減少設計時間和成本，使天線駐波比性能得到最優化，而且通過操作方便的制作方法制得的對數周期天線具有結構簡單、拆裝方便、安全可靠、實用性強等優點。

為了達到上述目的，本發明提供的對數周期天線所采用的技術方案是：

一種超寬帶對數周期天線，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。

其中，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。

而且，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。

本發明進一步設置為：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。

本發明進一步設置為：所述方管包括立方管、正三邊形管或正多邊形管。

本發明進一步設置為：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。

本發明還提供一種超寬帶對數周期天線的制作方法，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：