[發明專利]一種具有半空間覆蓋功能的寬帶天線

有效

• 申請號: 202010047443.1
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111146567B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 吳琦
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01Q1/28
• 分類號: H01Q1/28;H01Q1/38;H01Q9/30
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 陳磊;張楨

本發明公開了一種具有半空間覆蓋功能的寬帶天線，包括金屬底板、長方體狀介質體和倒梯形金屬板，所述長方體狀介質體具有長邊、寬邊和高邊，所述長方體狀介質體平置于所述金屬底板的上表面，所述倒梯形金屬板的短邊從上方垂直插入所述長方體狀介質體并且與所述金屬底板間隔一距離g₀，所述倒梯形金屬板與所述長方體狀介質體的長邊垂直。本發明通過將介質諧振天線和單極子天線結合，實現了天線能在一個很寬的頻帶內，滿足方向圖的半空間覆蓋，并使天線的方向圖特性基本穩定，即隨著天線工作頻率的改變，天線的方向圖特性變化較小。

技術領域

本發明屬于天線設計領域，特別涉及一種具有半空間覆蓋功能的，由介質諧振天線和刀形單極子天線相結合的寬帶天線。

背景技術

在機載天線的設計當中，飛機間的通信是一個重要的需求。兩架飛機之間的方位角、俯仰角和翻滾角變化往往很大，尤其是對于戰斗機平臺，在做各種戰術機動動作時，兩架飛機之間的相對位置往往會在很短的時間內產生巨大的變化。在這種狀況下，保證飛機之間的正常通信十分重要，如果在這段時間，飛機之間的通信出現問題，可能會導致嚴重的后果。這就對飛機間通信天線提出了很高的要求，即，要求天線的方向圖有很大的空間覆蓋范圍，以在兩架飛機在相對位置快速變化的情況下，保證飛機之間的正常通信。

通常的機載飛機間通信天線采用單極子天線的形式，這種天線在飛機的方位面上是全向覆蓋的，而且天線的極化情況較好，為垂直極化。但是這種天線在飛機的俯仰面上的覆蓋很差，這是由于天線本身的特性造成的后果。經過初步的仿真計算，以-3dBi的增益為標準，該單極子天線在飛機上方只能覆蓋60％左右的空間角，在飛機正上方，該天線的增益極低，完全無法滿足飛機之間的正常通信需求。

此外，由于飛機之間通信的頻率并不固定，因此僅在單一頻率上滿足半空間覆蓋也是不夠的。

發明內容

針對上述現有技術的缺陷，本發明設計了一種具有半空間覆蓋功能的寬帶天線，通過將介質諧振天線和單極子天線結合，實現了天線能在一個很寬的頻帶內，滿足方向圖的半空間覆蓋，并使天線的方向圖特性基本穩定，即隨著天線工作頻率的改變，天線的方向圖特性變化較小。

根據本發明的一方面，提供了一種具有半空間覆蓋功能的寬帶天線，包括金屬底板、長方體狀介質體和倒梯形金屬板，所述長方體狀介質體具有長邊、寬邊和高邊，所述長方體狀介質體平置于所述金屬底板的上表面，所述倒梯形金屬板的短邊從上方垂直插入所述長方體狀介質體并且與所述金屬底板間隔一距離g₀，所述倒梯形金屬板的短邊插入所述長方體狀介質體的內部，所述倒梯形金屬板的長邊位于所述長方體狀介質體的外部，所述倒梯形金屬板與所述長方體狀介質體的長邊垂直；所述金屬底板的邊界延伸超過所述長方體狀介質體的邊界。

優選地，所述長方體狀介質體的寬邊的長度大于其高邊的長度。

優選地，所述金屬底板為矩形板，其各邊分別對應地平行于所述長方體狀介質體的底面的各邊。

優選地，所述長方體狀介質體的介電常數ε為6～100。

優選地，所述距離g₀為0.2～5mm。

優選地，所述金屬底板和所述倒梯形金屬板均由厚度為0.2～2mm的銅板制成。

優選地，所述倒梯形金屬板的高度可以隨天線工作頻段的增大而減小。

優選地，所述倒梯形金屬板距所述長方體狀介質體的寬邊之一的垂直距離d₂為5～30mm。

優選地，所述寬帶天線的波長為160mm～230mm。

本發明的有益效果：

1)將單極子天線和介質諧振天線兩種寬帶天線相結合，實現了天線在上半平面的增益全部大于-3dBi，實現了方向圖的半空間覆蓋。