CN104681933B - L波段宽带抗遮挡全向印刷偶极子天线 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微波偶极子天线技术领域，涉及一种L波段宽带抗遮挡全向印刷偶极子天线，具体地说，是指一种工作于L波段，具有宽带抗遮挡特性的印刷偶极子天线。本发明技术方案通过增加套筒可以显著提高偶极子的带宽，与普通的印刷偶极子相比，本发明采用了上下都加套筒的形式，并且下套筒采用了较宽的梯形套筒形式，更加有效的增大了天线带宽，可直接用50Ω同轴线馈电，相对带宽可达21%，大大高于普通偶极子的相对带宽。该天线采用上小下大的梯形套筒结构，不仅可实现良好的全向特性，且具有良好的抗遮挡性能；另外，馈电共面波导采用带接地面的共面波导形式，更有利于将电磁波束缚在共面波导内部，能够提高天线的全向性能及抗遮挡性能。

Description

L波段宽带抗遮挡全向印刷偶极子天线
技术领域
本发明属于微波偶极子天线技术领域，涉及一种L波段宽带抗遮挡全向印刷偶极子天线，具体地说，是指一种工作于L波段，具有宽带抗遮挡特性的印刷偶极子天线。
背景技术
微波偶极子天线较多地应用于一点多址通信中，广泛地应用于军事、航天、遥控、遥测领域。在较低的频段中，微波全向天线主要有螺旋天线、交叉馈电式天线、波导缝隙天线、杆状偶极子天线、普通的印刷偶极子天线；而随着现代通信技术的发展，在性能方面要求天线具有较宽的带宽；在结构方面，无线通信的应用平台越来越广，对无线通信设备的适装性要求越来越高，很多地方要求设备小能与安装平台共形；另外，很多时候由于安装平台空间的限制，不能给通信天线一个较大的空间，即距离天线较近的地方可能会有物体，造成对天线的遮挡，这就要求天线又要具有一定的抗遮挡能力。上述全向天线均不能满足以上要求。
考虑到上述情况，有必要为实际通信平台开发一种宽带抗遮挡全向天线系统，提供比现有的天线设计更理想的电磁特性。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何克服现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种L波段宽带抗遮挡全向印刷偶极子天线，使其解决微波全向天线普遍采用的螺旋天线、交叉馈电式天线、波导缝隙天线，以及结构复杂、占空间体积大、安装不便、不抗遮挡等问题。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种L波段宽带抗遮挡全向印刷偶极子天线，所述天线包括由印制板1及刻蚀于该印制板1上的印制线；
所述印制线包括印刷套筒偶极子和共面波导馈电线，所述印刷套筒偶极子分为上、下两部分，在尺寸上，上、下两部分各占偶极子总长度的二分之一；
其中，上半部分由上半振子2和上套筒3组成；上半振子2为矩形覆铜，上套筒3为碗状的覆铜，上套筒3的空腔宽度为上半振子2宽度的两倍；上套筒3的深度为上半振子2高度的二分之一；
下半部分由下套筒4和共面波导共同组成，其中，共面波导由地5及8和信号线7组成，共面波导的特性阻抗范围为45欧姆～55欧姆，信号线7与上半振子2相连，与信号线7共面的地5与上套筒3及下套筒4相连并与下套筒4共同构成下半振子，与信号线7不共面的地8通过两个过孔6和前述与信号线共面的地5相连，下套筒4形状为上窄下宽的内部挖空的梯形覆铜，只在梯形上底部与共面波导的地5桥连，梯形上下底的宽度根据实际应用环境确定。
（三）有益效果
与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：
（1）本发明技术方案所提供的天线可实现宽频带，增加套筒可以显著提高偶极子的带宽，且套筒越粗带宽越宽，但是普通的杆状偶极子如果增加较粗的套筒，会大大增加天线的实现难度，极易使得水平面方向图均匀性变差，本发明采用印刷偶极子形式，增加套筒的宽度不会增加任何生产难度；与普通的印刷偶极子相比，本发明采用了上下都加套筒的形式，并且下套筒采用了较宽的梯形套筒形式，更加有效的增大了天线带宽，可直接用50Ω同轴线馈电，相对带宽可达21%，大大高于普通偶极子的相对带宽。
（2）本发明技术方案所提供的天线重量轻、厚度薄，便于共形安装。采用印刷形式，降低天线厚度；上半振子也增加套筒结构，减小了天线高度；最终天线的总体高度小于二分之一波长，厚度仅1毫米，重量只有7克，有效缩小了天线的体积和重量，易于与安装平台共形；
（3）本发明技术方案所提供的天线结构简单，便于生产，一致性好。本发明用于发射和接收垂直极化电磁波，整个天线辐射体仅由一块微波印制板构成，本发明的天线形式对印制板加工精度要求不高，加工制作容易且成本低；全天线只是一块印制板，使得天线的一致性良好，便于天线的批量生产；
（4）本发明技术方案所提供的天线抗遮挡性能好。采用上小下大的梯形套筒结构，不仅使天线的辐射场在水平面360度范围内分布均匀，可以实现良好的全向特性，而且使得天线具有良好的抗遮挡性能；另外，馈电共面波导采用带接地面的共面波导形式，更有利于将电磁波束缚在共面波导内部，能够提高天线的全向性能及抗遮挡性能。只要遮挡物的高度不超过天线高度的三分之一，宽度不超出下套筒的内壁，就不会影响天线的性能。经过实测，同样大小的遮挡物对普通偶极子天线的影响大于6dB，而对本发明天线的影响小于1dB。
附图说明
图1为本发明天线的正面示意图。
图2是本发明天线的背面示意图。
图3是本发明天线的驻波比与频率的关系。
图4是本发明天线的水平面方向图。
其中：1：印制板；2：上半振子；3：上套筒；4：下套筒；
5：与信号线共面的地；6：过孔；7.共面波导的信号线；
8：与信号线不共面的地。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种L波段宽带抗遮挡全向印刷偶极子天线，如图1及图2所示，所述天线包括由印制板及刻蚀于该印制板上的印制线；
所述印制线包括印刷套筒偶极子和共面波导馈电线，所述印刷套筒偶极子分为上、下两部分，在尺寸上，上、下两部分各占偶极子总长度的二分之一左右；
其中，上半部分由上半振子2和上套筒3组成；上半振子2为矩形覆铜，上套筒3为碗状的覆铜，上套筒3的空腔宽度约为上半振子2宽度的两倍；上套筒3的深度约为上半振子2高度的二分之一；
下半部分由下套筒4和共面波导共同组成，其中，共面波导由地5及8和信号线7组成，共面波导的特性阻抗范围为45欧姆～55欧姆，优选为50欧姆，信号线7与上半振子2相连，与信号线7共面的地5与上套筒3及下套筒4相连并与下套筒4共同构成下半振子，与信号线7不共面的地8通过两个过孔6和前述与信号线共面的地5相连，共面波导将电磁能量传给偶极子，从而产生辐射，下套筒4形状为上窄下宽的内部挖空的梯形覆铜，只在梯形上底部与共面波导的地5桥连，梯形上下底的宽度根据实际应用环境确定。
下面结合具体实施例来说明。
实施例
参见图1、图2所示，本发明L波段宽带抗遮挡全向印刷偶极子天线实施方式为：由一块印制板实现，印制板上蚀刻出偶极子、套筒、馈电共面波导等功能单元。
本发明选择的介质板1是Arlong生产的AD255介质板，厚度为40mil，即1.016mm，相对介电常数为2.55。上半振子2、上套筒3、下套筒4、共面波导的地5、共面波导的地8、共面波导的信号线7均为铜皮，覆铜厚度为1oz/ft2，过孔6为沉铜过孔，孔径为0.5mm，共面波导线宽特性阻抗为50欧姆。本发明中，为防止铜在空气中发生氧化，对上半振子2、上套筒3、下套筒4、共面波导的地5及8、共面波导的信号线7均进行镀金处理。
参见图3、4所示，图3为本发明天线驻波比与频率的关系，结果为驻波小于2的百分比带宽为21%；图4为方位面辐射方向图，增益为2.64dBi。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种L波段宽带抗遮挡全向印刷偶极子天线，其特征在于，所述天线包括有印制板(1)及刻蚀于该印制板(1)上的印制线；
所述印制线包括印刷套筒偶极子和共面波导馈电线，所述印刷套筒偶极子分为上、下两部分，在尺寸上，上、下两部分各占偶极子总长度的二分之一；
其中，上半部分由上半振子(2)和上套筒(3)组成；上半振子(2)为矩形覆铜，上套筒(3)为碗状的覆铜，上套筒(3)的空腔宽度为上半振子(2)宽度的两倍；上套筒(3)的深度为上半振子(2)高度的二分之一；
下半部分由下套筒(4)和共面波导共同组成，其中，共面波导由地(5及8)和信号线(7)组成，共面波导的特性阻抗范围为45欧姆～55欧姆，信号线(7)与上半振子(2)相连，与信号线(7)共面的地(5)与上套筒(3)及下套筒(4)相连并与下套筒(4)共同构成下半振子，与信号线(7)不共面的地(8)通过两个过孔(6)和前述与信号线共面的地(5)相连，下套筒(4)形状为上窄下宽的内部挖空的梯形覆铜，只在梯形上底部与共面波导的地(5)桥连，梯形上下底的宽度根据实际应用环境确定。
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