CN104319480B - 一种uhf、s、c三频段共口径小型化天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种UHF、S、C三频段共口径小型化天线，包括S、C双频段天线；S、C双频段天线包括由上至下分布的第一介质板、第二介质板和方形的金属地板，第二介质板上设有由M×N个辐射单元组成的阵列辐射口面，M、N为大于1的自然数；每个辐射单元的正上方各设有一个匹配引向片，并且匹配引向片附着在第一介质板的上表面上；S、C双频段天线的正下方设有UHF频段天线；UHF频段天线包括UHF频段辐射层和设在UHF频段辐射层的正下方且与其相连接的UHF频段馈电巴伦，并且UHF频段辐射层设在金属地板的下表面上。本发明采用共口径的方式，具有超宽带、高增益、结构紧凑、体积小及低加工成本等优点，适用于卫星通信和电子对抗领域的应用。

Description

一种UHF、S、C三频段共口径小型化天线
技术领域
本发明涉及一种UHF、S、C三频段共口径小型化天线，应用于小体积、超宽带、高增益的卫星通信和电子对抗领域。
背景技术
卫星通信及电子对抗领域中的天线形式，通常采用多副天线分离架设的形式，使用的辐射单元采用贴片天线、单极子天线等天线形式。贴片天线阵列通过采用一定的带宽展宽技术也可以实现宽带工作，但是其阵列的工作带宽一般就限制在20％—30％左右，因此，要实现宽频带通信和电子对抗，需要采用多副天线分立架设的形式，占用体积较大，制约了设备的小型化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种UHF、S、C三频段共口径小型化天线，具有小型化、超宽带、高增益、低加工成本等特点。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种UHF、S、C三频段共口径小型化天线，包括S、C双频段天线；所述S、C双频段天线包括由上至下分布的第一介质板、第二介质板和方形的金属地板，第二介质板上设有由M×N个辐射单元组成的阵列辐射口面，M、N为大于1的自然数；每个辐射单元的正上方各设有一个匹配引向片，并且匹配引向片附着在第一介质板的下表面；第一介质板与第二介质板之间以及第二介质板与金属地板之间分别通过介质支撑柱相连接；所述S、C双频段天线的正下方设有UHF频段天线；所述UHF频段天线包括UHF频段辐射层和设在UHF频段辐射层的正下方且与其相连接的UHF频段馈电巴伦，并且UHF频段辐射层位于金属地板的下方。
其中，所述的辐射单元由两个镜像对称设置且分别附着在第二介质板上下表面的金属片、组成，其中，附着在第二介质板上表面的金属片之间通过上层馈电线相连接，附着在第二介质板下表面的金属片之间通过下层馈电线相连接。
其中，附着在第二介质板下表面的金属片的外侧面上设有宽带匹配梳状齿。
其中，所述的UHF频段辐射层包括呈十字形分布的四个金属辐射臂，所述的UHF频段馈电巴伦包括四根分别与四个金属辐射臂一一对应设置的中空金属臂；四个金属辐射臂分别固定在金属地板的下方，并且金属臂的顶端通过圆弧臂与金属辐射臂固定联接。
其中，所述的金属片、为矩形、梯形、正多边形、圆形或扇形。
其中，所述的宽带匹配梳状齿的齿形为梯形、矩形或正多边形。
其中，所述的匹配引向片的形状为梯形、矩形、正多边形、圆形或扇形。
其中，所述的S、C双频段辐射层、UHF频段辐射层和UHF频段馈电巴伦均由表面涂覆有部分导电层的合成树脂材料、铝合金板、钢板或铜板材料制成。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明的金属地板既为S、C双频段辐射层的反射板，又为UHF频段辐射层的匹配层，达到了三频共口径的效果。本发明采用了辐射单元和匹配引向片，使S、C双频段天线达到4倍频程以上的超宽带特性，且口径利用效率高。本发明采用辐射匹配层进行单独匹配调节，通过调节辐射匹配层的尺寸，使辐射单元与馈电网络达到良好的匹配效果。本发明通过调节宽带匹配梳状齿的尺寸，实现了阵列天线的超宽带匹配。
本发明采用共口径的方式，解决了多频段天线体积大的问题，具有超宽带、高增益、结构紧凑、体积小、低加工成本等优点，特别适用于卫星通信和电子对抗领域的应用。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是S、C双频段辐射层的辐射单元的结构示意图；
图3是匹配引向片的结构示意图；
图4是UHF频段辐射层的结构示意图；
图5是中空金属臂的结构示意图；
图6是金属臂与金属辐射臂的配装结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1至图6和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明为一种UHF、S、C三频段共口径小型化天线，包括S、C双频段天线；S、C双频段天线包括由上至下分布的第一介质板1、第二介质板2和方形的金属地板3，第二介质板2上设有由M×N个辐射单元组成的阵列辐射口面，M、N为大于1的自然数，如图2所示为2×2个辐射单元实施例，辐射单元由两个对称设置且分别附着在第二介质板2上下表面的金属片9、6组成，其中，附着在第二介质板2上表面的金属片9之间通过上层馈电线8相连接，附着在第二介质板2下表面的金属片6之间通过下层馈电线7相连接。附着在第二介质板2上表面的金属片9的外侧面上设有宽带匹配梳状齿10，并且宽带匹配梳状齿10的齿形为梯形、矩形或正多边形；每个辐射单元的正上方各设有一个匹配引向片11，并且匹配引向片11附着在第一介质板1的下表面上；第一介质板1与第二介质板2之间以及第二介质板2与金属地板3之间分别通过介质支撑柱相连接；S、C双频段天线的正下方设有UHF频段天线；UHF频段天线包括UHF频段辐射层4和设在UHF频段辐射层4的正下方且与其相连接的UHF频段馈电巴伦5，并且UHF频段辐射层4位于金属地板3的下方。
S、C双频段辐射层1、2、3完成S、C波段单极化电磁信号的谐振和辐射，实现信号的接收或发射。匹配引向片11的作用是完成S、C双频段辐射层1的宽频带匹配和能量汇聚。金属地板3既为S、C双频段辐射层的反射板，又为UHF频段辐射层4的匹配层。
UHF频段辐射层4包括呈十字形分布的四个金属辐射臂12，UHF频段馈电巴伦5包括四根分别与四个金属辐射臂12一一对应设置的中空金属臂13；四个金属辐射臂12分别固定在金属地板3的下表面上，并且金属臂13的顶端通过圆弧臂14与金属辐射臂12固定联接。
本发明中，S、C双频段辐射层1、2、3，UHF频段辐射层4，UHF频段馈电巴伦5采用紧固件安装成整体结构，组装成阵列天线。S、C双频段辐射层1、2、3，UHF频段辐射层,4和UHF频段馈电巴伦5均由表面涂覆有部分导电层的合成树脂材料、铝合金板、钢板或铜板材料制成。金属片9、6为矩形、梯形、正多边形、圆形或扇形。匹配引向片11的形状为梯形、矩形、正多边形、圆形或扇形。
本发明的简要工作原理：
当对S、C波段信号进行发射和接收时，来自空间的水平极化无线电信号通过S、C双频段辐射层1、2的辐射口进入辐射单元，信号通过平行双线合成馈电网络进行同相叠加输出。发送时，信号工作流程与接收相反。
当对UHF波段信号进行发射和接收时，来自空间的水平极化无线电信号通过UHF频段辐射层4的辐射口进入天线，信号通过同轴线输出。发送时，信号工作流程与接收相反。

Claims (7)

1.一种UHF、S、C三频段共口径小型化天线，包括S、C双频段天线；所述S、C双频段天线包括由上至下分布的第一介质板(1)、第二介质板(2)和方形的金属地板(3)，第二介质板(2)上设有由M×N个辐射单元组成的阵列辐射口面，M、N为大于1的自然数；每个辐射单元的正上方各设有一个匹配引向片(11)，并且匹配引向片(11)附着在第一介质板(1)的下表面；第一介质板(1)与第二介质板(2)之间以及第二介质板(2)与金属地板(3)之间分别通过介质支撑柱相连接；
其特征在于：在所述S、C双频段天线的正下方设有UHF频段天线；所述UHF频段天线包括UHF频段辐射层(4)和设在UHF频段辐射层(4)的正下方且与其相连接的UHF频段馈电巴伦(5)，并且UHF频段辐射层(4)位于金属地板(3)的下方，通过介质支撑柱连接；其中，所述的辐射单元由两个镜像对称设置且分别附着在第二介质板(2)上下表面的金属片(9、6)组成，其中，附着在第二介质板(2)上表面的金属片(9)之间通过上层馈电线(8)相连接，附着在第二介质板(2)下表面的金属片之间通过下层馈电线(7)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种UHF、S、C三频段共口径小型化天线，其特征在于：附着在第二介质板(2)上表面的金属片(9)的外侧面上设有宽带匹配梳状齿(10)。
3.根据权利要求1所述的一种UHF、S、C三频段共口径小型化天线，其特征在于：所述的UHF频段辐射层(4)包括呈十字形分布的四个金属辐射臂(12)，所述的UHF频段馈电巴伦(5)包括四根分别与四个金属辐射臂(12)一一对应设置的中空金属臂(13)；四个金属辐射臂(12)通过介质柱分别固定在金属地板(3)的下方，并且金属臂(13)的顶端通过圆弧臂(14)与金属辐射臂(12)固定联接。
4.根据权利要求1所述的一种UHF、S、C三频段共口径小型化天线，其特征在于：所述的金属片(9、6)为矩形、梯形、正多边形、圆形或扇形。
5.根据权利要求2所述的一种UHF、S、C三频段共口径小型化天线，其特征在于：所述的宽带匹配梳状齿(10)的齿形为梯形、矩形或正多边形。
6.根据权利要求1所述的一种UHF、S、C三频段共口径小型化天线，其特征在于：所述的匹配引向片(11)的形状为梯形、矩形、正多边形、圆形或扇形。
7.根据权利要求1所述的一种UHF、S、C三频段共口径小型化天线，其特征在于：所述的S、C双频段辐射层(1)、UHF频段辐射层(2)和UHF频段馈电巴伦(5)均由表面涂覆有部分导电层的合成树脂材料、铝合金板、钢板或铜板材料制成。
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