CN105609943A - 新型蝶形振子天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型蝶形振子天线，包括：介质板(1)、蝶形辐射单元(2)、阻抗变换线(3)、同轴线馈电(4)、金属过孔(5)、背腔(6)；所述的蝶形辐射单元(2)位于介质板(1)的正面上；所述的阻抗变换线(3)分别位于介质板(1)的正面与背面上，所述介质板(1)背面上的阻抗变换线(3)通过金属过孔(5)与介质板1正面上的蝶形辐射单元(2)相连，所述的同轴线馈电(4)的芯线与介质板(1)正面上的阻抗变换线(3)相接，所述背腔(6)位于介质板(1)的背面。本发明中的天线较大程度展宽了带宽并简化了馈电结构，实现了印刷蝶形振子天线共面内的宽频带馈电，同时减小了天线尺寸。

Description

新型蝶形振子天线

技术领域

本发明涉及天线领域，具体地，涉及一种新型蝶形振子天线。

背景技术

传统的超宽带天线主要有螺旋天线、对数周期天线、超宽带单极天线以及其它非频变天线，通常为满足较大的带宽，以上类型超宽带天线均具有复杂的结构和庞大的体积，而现代无线通信、卫星通信以及超宽带探测雷达系统等均提出了重量轻、低剖面、易共形的超宽带天线要求，因此如何展宽天线的工作带宽、简化天线结构并减小天线尺寸是亟需解决的问题。

本发明旨在进一步展宽天线带宽并简化馈电结构，减小天线尺寸。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种新型蝶形振子天线。

根据本发明提供的新型蝶形振子天线，包括：介质板、蝶形辐射单元、阻抗变换线、同轴线馈电、金属过孔、背腔；所述的蝶形辐射单元位于介质板的正面上；所述的阻抗变换线分别位于介质板的正面与背面上，所述介质板背面上的阻抗变换线通过金属过孔与介质板正面上的蝶形辐射单元相连，所述的同轴线馈电的芯线与介质板正面上的阻抗变换线相接，所述背腔位于介质板的背面。

优选地，还包括屏蔽地线，所述屏蔽地线与介质板背面上的阻抗变换线相连。

优选地，所述蝶形辐射单元包括两个相同的蝶形天线单元，所述蝶形天线单元呈对称分布，且所述蝶形辐射单元构成介质板一面的天线辐射器。

优选地，所述介质板为双面介质板，所述阻抗变换线包括两条相同的变换线，且分别位于双面介质板的正面与背面，以实现阻抗变换和匹配。

优选地，所述阻抗变换线的中心线宽对应50欧姆特性阻抗。

优选地，所述同轴线馈电通过芯线与屏蔽层分别与介质板正面与背面上的阻抗变换线的中间点相接，实现对天线的馈电。

优选地，所述背腔位于介质板背面正下方，实现天线的单向辐射，所述背腔为一金属方形背腔，尺寸与介质板的尺寸相同。

优选地，所述蝶形天线单元由一角相对并且间隔设置的2个三角形电极构成。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的新型蝶形振子天线采用两个蝶形振子单元相连接的方式，等效于增长了天线的单个振子臂长，展宽了天线的带宽。

2、本发明提供的新型蝶形振子天线通过连接两个蝶形单元间的阻抗变换段，实现了天线的宽频带阻抗匹配，同时实现了与天线共面的馈线方式，简化了天线的馈电网络，改善了蝶形振子天线阻抗变换段垂直馈电的复杂方式。

3、本发明提供的新型蝶形振子天线具有较薄的背腔尺寸，约为最低工作频率的八分之一波长，与传统天线最低工作频率四分之一波长的背腔厚度相比，减小了天线剖面尺寸。

4、本发明提供的新型蝶形振子天线具有平面结构，便于共形安装。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的新型蝶形振子天线的俯视结构示意图；

图2为本发明提供的新型蝶形振子天线的侧视结构示意图；

图3为本发明提供的新型蝶形振子天线的驻波仿真图。

图中：

1-介质板；

2-蝶形辐射单元；

3-阻抗变换线；

4-同轴线馈电；

5-金属过孔；

6-背腔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

具体地，如图1所示：本发明提供的新型蝶形振子天线包括：介质板1、蝶形辐射单元2、阻抗变换线3、同轴线馈电4、金属过孔5、背腔6；其中：

所述介质板1为双面介质板；

所述蝶形辐射单元2为介质板1的正面的天线辐射器，所述蝶形辐射单元2为两个蝶形单元阵子的组合结构。

所述阻抗变换线3为位于介质板1的正反两面两条完全一样的阻抗变换线，实现阻抗变换和匹配。

所述的阻抗变换线3的两端线宽与蝶形天线的特性阻抗匹配，阻抗变换线3的中心线宽对应50欧姆特性阻抗。

所述同轴线馈电4为同轴线馈电，通过芯线与屏蔽层分别与介质板1两侧阻抗变换线3的中间点相接，实现对天线的馈电。

所述金属过孔5为蝶形辐射单元2下面部分与介质板1背面阻抗变换线3连接的金属过孔。

所述背腔6是位于新型蝶形振子天线正下方的反射背腔，实现天线的单向辐射。背腔6为一金属方形背腔，尺寸与介质板的尺寸相同。

所述新型蝶形振子天线是一种双蝶形振子的组合偶极子天线，其阻抗变换线是保证天线带宽的关键。该天线馈线结构简单，改善了以往蝶形振子天线阻抗变换段垂直馈电的复杂方式，具有平面结构，易于共形安装。所述新型蝶形振子天线适用于小型化、重量轻、易于共形安装的超宽带天线应用领域，尤其适用于对时域稳定性要求高的时域探测雷达天线。

下面举例详细说明，新型蝶形振子天线(以下简称天线)的结构如图1、图2所示：

所述的蝶形辐射单元2位于介质板1的正面；所述的阻抗变换线3分别位于双面介质板1的正面与背面上，实现阻抗变换和匹配。背面上的阻抗变换线3通过金属过孔5与介质板1正面上的蝶形辐射单元2相连。

所述的同轴线馈电4为同轴线馈电，所述同轴线馈电的芯线与介质板1正面的阻抗变换线3相接，屏蔽地线与介质板1背面的阻抗变换线3相接。

所述的金属过孔5位于蝶形辐射单元2下面部分与介质板1背面阻抗变换线3连接处。

所述的背腔6位于新型蝶形阵子天线正下方的反射背腔，实现天线的单向辐射，具体地，所述背腔6为一金属方形背腔，尺寸与介质板的尺寸相同。

本发明的技术方案是一种具有超宽带特性的新型蝶形振子天线，适用于带宽宽且要求低重量、易共形、低剖面的小型化超宽带天线应用领域，尤其适用于对时域稳定性要求高的时域超宽带探测雷达天线。

图3是本发明的驻波仿真图，其中横坐标为频率，单位GHz，纵坐标为驻波系数VSWR。本天线的VSWR≤2.1的频段为1.5GHz至35GHz以上，带宽比大于23：1，驻波带宽极宽，但是天线增益随着频率增高，方向图副瓣增多。其中，较好的增益频段为1.5GHz至10GHz，带宽比约为7：1，天线在1.5GHz处具有6.66dB的增益，3GHz出具有10.95dB的增益，9GHz处具有15.02dB的增益。

本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：

1)采用简单的双蝶形振子组合，通过共面内的阻抗变换线，实现了天线23：1宽频带内的超宽带特性。与采用单一的蝶形振子天线相比，展宽了天线带宽；

2)改善了以往蝶形振子天线中阻抗变换段垂直介质板馈电的复杂方式，简化了馈电结构，使之易于共形安装；

3)具有较薄的背腔尺寸，仅有最低工作频率的八分之一波长左右，天线振子长度约为最低工作频率的五分之二波长，而传统蝶形振子天线的背腔厚度为四分之一波长，振子长度一般大于最低工作频率的二分之一波长，因此该发明技术方案减小了天线尺寸。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种新型蝶形振子天线，其特征在于，包括：介质板(1)、蝶形辐射单元(2)、阻抗变换线(3)、同轴线馈电(4)、金属过孔(5)、背腔(6)；所述的蝶形辐射单元(2)位于介质板(1)的正面上；所述的阻抗变换线(3)分别位于介质板(1)的正面与背面上，所述介质板(1)背面上的阻抗变换线(3)通过金属过孔(5)与介质板(1)正面上的蝶形辐射单元(2)相连，所述的同轴线馈电(4)的芯线与介质板(1)正面上的阻抗变换线(3)相接，所述背腔(6)位于介质板(1)的背面。

2.根据权利要求1所述的新型蝶形振子天线，其特征在于，还包括屏蔽地线，所述屏蔽地线与介质板(1)背面上的阻抗变换线(3)相连。

3.根据权利要求1所述的新型蝶形振子天线，其特征在于，所述蝶形辐射单元(2)包括两个相同的蝶形天线单元，所述蝶形天线单元呈对称分布，且所述蝶形辐射单元(2)构成介质板(1)一面的天线辐射器。

4.根据权利要求1所述的新型蝶形振子天线，其特征在于，所述介质板(1)为双面介质板，所述阻抗变换线(3)包括两条相同的变换线，且分别位于双面介质板的正面与背面，以实现阻抗变换和匹配。

5.根据权利要求1所述的新型蝶形振子天线，其特征在于，所述阻抗变换线(3)的中心线宽对应50欧姆特性阻抗。

6.根据权利要求1所述的新型蝶形振子天线，其特征在于，所述同轴线馈电(4)通过芯线与屏蔽层分别与介质板(1)正面与背面上的阻抗变换线(3)的中间点相接，实现对天线的馈电。

7.根据权利要求1所述的新型蝶形振子天线，其特征在于，所述背腔(6)位于介质板背面正下方，实现天线的单向辐射，所述背腔(6)为一金属方形背腔，尺寸与介质板的尺寸相同。

8.根据权利要求3所述的新型蝶形振子天线，其特征在于，所述蝶形天线单元由一角相对并且间隔设置的2个三角形电极构成。