CN1020318C

CN1020318C - 短背射横电磁波喇叭天线

Info

Publication number: CN1020318C
Application number: CN 91100210
Authority: CN
Inventors: 任凯湘
Original assignee: Xidian University
Current assignee: Xidian University
Priority date: 1991-01-11
Filing date: 1991-01-11
Publication date: 1993-04-14
Anticipated expiration: 2006-01-11
Also published as: CN1063181A

Abstract

本发明涉及一种新型天线。

该天线由喇叭腔壁、内带板、谐振板、匹配板和接线盒等部件组成。其中内带板的端头延伸到喇叭端口开路并与喇叭腔壁构成耦合带状线，谐振板与喇叭口端面电接触，并沿喇叭口的H面(磁场平面)放置，形成开口的耦合带状线空腔，使其电波在腔内来回反射的同时，有一部分超过谐振板向外辐射，扩大有效辐射口径。同时该天线还采用匹配板结构实现阻抗匹配。其频率范围为600兆赫～850兆赫，增益为6.38dB～9.13dB。具有频带宽副瓣低和中等增益以及结构紧凑小型，应用效果好等优点，是一种适用雷达，通信、电子对抗，电视广播等电子设备配套的小型化高效率天线。

Description

本发明涉及一种新型天线。

目前已有的横电磁波（TEM模）喇叭天线，大都采用介质加载结构，主要用来作为冲激脉冲天线，或作为冲激脉冲雷达地下浅层目标探测。如IEE Proc.Vol.135 Pt.F.No.4.August 1988.pp.295刊登的美国德克萨斯州西南研究所电子系统和地球科学部研制的指数形，介质加载TEM模喇叭天线就是这种形式。该天线的内导体带采用平行板传输线按指数渐变线张开作为辐射体，在内导体与喇叭板壁之间填充微波吸收材料并在终端电阻加载，以构成行波天线，如图5a所示。由于大部分功率被消耗在吸收材料和终端电阻上，因而天线增益低、方向性差、波瓣宽，不适合辐射连续波（正弦波）信号。IEEE Transactions on Antennas and Propagation，Vol.AP-31，No.4，July 1983发表的短背射天线，是由前后按装、大小不同的两个反射圆盘构成。其中大反射器的直径为两个波长，口径效率只有80%，如图5b所示。1989年英文版《微波空腔天线》一书所汇集的有关这一领域的主要文献和专利也普遍没有解决既要保证天线高效率、宽频带、低副瓣、中等增益还要同时兼顾天线小型化的问题。

本发明的目的在于避免上述已有技术的不足，提供一种小型化、高效率、宽频带、低副瓣和中等增益的TEM模喇叭天线。

本发明根据谐振腔原理，在喇叭腔壁内设置一对按指数渐变线张开的耦合带状线作为激励器，喇叭口端面放置有谐振板，该谐振板与激励器构成有开口的耦合带状线谐振腔。使其电波在腔内来回反射地同时，有一部分越过谐振板向外辐射，将其实际辐射口径扩展成一种虚的，更大的有效口径。即利用谐振现象实现天线的小型化，并用增设匹配板实现阻抗匹配。

以下参照附图详细说明本发明的结构原理。

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的左视图。

图3是本发明的右视图。

图4是本发明的俯视图。

图5是已有技术结构图。

参照图4，金属匹配板（1）通过塑料紧固螺母（2）固定在金属谐振板（6）上，匹配板（1）距谐振板（6）之间的距离可通过转动螺杆（3）的螺距来实现，以改善阻抗匹配，（4）为调节螺母。金属谐振板（6）固定在喇叭口端面（21）上的中间位置，两块金属谐振板（7）固定在喇叭端面两边的法兰盘（20）上，两边谐振板（7）与中间谐振板（6）之间有间距，如图3所示。调整谐振板（6）与（7）的宽度，可使虚拟口径扩大，实现高口径效率。指数状金属内带板（9）通过塑料紧固螺钉（12）固定在塑料脊板（8）上，其底部由塑料垫块（14）和（15）紧固，以保证内带板（9）按指数渐变线张开。脊板（8）又通过塑料紧固螺钉固定在金属喇叭腔壁（10）上，内带板（9）的端头延伸到喇叭口开路与喇叭腔壁（10）一起构成耦合带状线，形成驻波场分布。谐振板（6）和谐振板（7）与喇叭口端面电接触，并沿喇叭口的H面（磁场平面）放置，构成有开口的耦合带状线腔。喇叭腔壁（10）的矩形段壳体与接线盒（16）固定在一起，（13）是接线盒（16）与其前盖之间的垫片，接线盒后盖（17）通过螺钉（18）固定在接线盒（16）上。由发射机或接收机引出的同轴电缆（特性阻抗50Ω）通过接线盒（16）上的L16-50KF同轴插座与巴仑（19）相连，如图2所示。巴仑（平衡-不平衡变换器）的输出端连接到喇叭腔体内的两个内带板（9）。喇叭腔壁（10）是由四块金属板焊接而成，也可用塑料成型，其端口构成一正方形，该正方形的四个边分别固定有四块法兰盘（20），以满足飞行体天线齐平镶嵌的要求，整个喇叭口端面用塑料玻璃钢密封罩（5）密封，以防止各种恶劣气候环境的影响。

本发明具有如下优点：

1.由于采用了谐振板，形成了有开口的空腔结构，使其电波在腔内来回反射的同时，有一部分越过谐振板向外辐射，因而扩大了天线的虚拟口径，即喇叭的最大有效口径大于喇叭的几何口径，既实现了宽频带，又实现了低副瓣和中等增益。同时由于本发明采用了匹配板改善阻抗匹配，提高了馈电效率。其电特性的测量数据如下表：

表中，λ＝波长;f＝频率;G₀₁＝测量的天线增益;HP＝方向图半功率波束宽度;VSWR＝电压驻波比;e_r＝反射效率;G₀₂＝用理论公式计算的天线增益;D₀₁＝用理论公式计算的天线方向性系数;HP_E、HP_H分别为天线方向图E面（电场平面）、H面（磁场平面）半功率波束宽度;A_em＝最大有效口径面积;ε_ap＝口径效率;D₀₂＝（KR）²+2KR，是判定是否超方向性的哈林顿公式，式中，K＝2π/λ，R＝ 1/2 （30²+30²÷36²）^1/2。

2.应用面宽、效果好。即不但适于用作地面上或地面附近接收水平极化场，也适宜作为飞行体天线，特别是可作为U波段家用电视接收天线，其复盖频段为我国电视频道的25-56频道。1989年底在广州用该天线可以收到100公里以外的深圳电视台节目，在珠海和深圳，用本发明的一副天线即可收到香港地区全部五个电视频道的节目（香港台HK42频道，639.25MHz;翡翠台HK49频道，695.25MHz;英语节目711.25MHz，HK51频道;亚洲台725.25MHz，HK53频道;英语节目743.25MHz，HC55频道）。

3.体积小，重量轻，使用方便，具有广泛的推广应用前景。

Claims

1、一种横电磁波喇叭天线，包括有外部的接线盒、喇叭腔壁和内部按指数渐线张开式的内带板，其特征在于内带板的端头延伸到喇叭端口开路与喇叭腔壁一起构成耦合带状线作为激励器，喇叭口端面设置有三块谐振板，该谐振板与激励器一起构成有开口的耦合带状线谐振腔，谐振板上配置有可调节阻抗匹配的匹配板。

2、根据权利要求1所述的天线，其特征在于，三块谐振板分别固定在喇叭口端面的中间位置和两边的法兰盘上，谐振板之间有间距。

3、根据权利要求1和2所述的天线，其特征在于匹配板通过紧固螺杆固定在喇叭口端面中间位置的谐振板上。