CN108123226B - 一种双频共用柱面共形大角度波束偏转天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双频共用柱面共形大角度波束偏转天线，包括天线本体和天线本体上端的天线罩，其特征在于：包括具有一斜切面的异形空腔，异形空腔中间设置有一异形介质块，异形介质块将空腔分为上下两部分腔体，上部分腔体朝向异形介质块的面为斜面，异形介质块朝向上部分腔体的面也为斜面，上部分腔体可以称为异形斜切腔体，下部分腔体内安装双频馈电调谐结构，实现了带内双频段波束均往柱面前向；本发明采用双频馈电结构激励异形腔体，并在腔体内填充特殊形状介质块，只用一个馈电端口实现了天线的双频段共用，同时使两个频段的天线主波束中心大角度偏离口径法向。

Description

一种双频共用柱面共形大角度波束偏转天线
技术领域
本发明涉及共形天线领域，特别是一种双频共用柱面共形大角度波束偏转天线。
背景技术
共形天线是一种特殊形式的天线，特殊之处在于其形状与常规天线不同，常规天线的形状取决于天线的电性能要求，而共形天线的形状既要满足天线的电性能要求，还要兼顾飞行器的气动特性。共形天线具有低剖面特点，有利于提高飞行器的气动性能和隐身性能，能够增大机载天线的孔径、妥善解决双模导引头天线孔径叠合的矛盾。一些特殊用处的飞机上往往装有多种天线，通常情况下有20多种，多的达到70多种，这些天线只有极少部分安装在机身内部，绝大多数都突出在机身外部，因此采用共形安装和多频共用成为飞行器天线发展的必然趋势。同时，在导弹近炸和飞机近距离探测（如防撞雷达）中，天线波束需要偏离口径法向较大角度。采用波导漏波天线或者微带漏波能实现天线波束大角度偏离天线口径法向，但受限于天线罩及共形设计要求，难以实现双频段大角度波束偏转。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提出了一种双频共用（f02/ f01=1.5）柱面共形大角度波束偏转天线，采用双频馈电结构激励异形腔体，并在腔体内填充特殊形状介质块，只用一个馈电端口实现了天线的双频段共用，同时使两个频段的天线主波束中心大角度偏离口径法向。
本发明的技术方案如下：
一种双频共用柱面共形大角度波束偏转天线，包括天线本体和天线本体上端的天线罩，其特征在于：包括具有一斜切面的异形空腔，异形空腔中间设置有一异形介质块，异形介质块将空腔分为上下两部分腔体，上部分腔体朝向异形介质块的面为斜面，异形介质块朝向上部分腔体的面也为斜面，上部分腔体可以称为异形斜切腔体，下部分腔体内安装双频馈电调谐结构，实现了带内双频段波束均往柱面前向。
所述双频馈电调谐结构的结构为：包括馈电插座和锥形振子，馈电插座上有带外螺纹的内导体，锥形振子的中心孔带有内螺纹，锥形振子通过带内螺纹的中心孔与带外螺纹的馈电插座的内导体连接，通过旋转锥形振子即可实现对天线进行调谐，与异形腔体和异形介质块共同形成谐振结构，实现双频阻抗匹配，从而达到天线电压驻波比和方向图指向要求。
所述异形空腔和异形介质块在两个频段产生谐振，从而使腔体内激励起双频电磁波。
所述锥形振子的内导体做为馈电探针激励电磁波，电磁波从下部分腔体进入异形介质块，并继续向上传播到天线罩，然后再辐射到自由空间，通过传播介质的介电常数的变化使电磁波波束实现大角度偏转。其中，所述异形介质块的介电常数为2.2，所述天线罩的介电常数为3.25。
所述异形介质块的朝向上部分腔体的斜面具有一定的角度，用于修正电磁波波束的指向，同时适当对天线的端口驻波进行调节，实现双频段的良好匹配。
进一步的，所述异形介质块填充与异形空腔内，有效地减小了天线的腔体尺寸，有利于天线的小型化设计。
本发明的有益效果如下：
本发明采用设置有双频馈电调谐结构激励异形腔体，只用一个馈电端口实现天线的双频段共用，同时使两个频段的天线主波束中心大角度偏离口径法向；而且利用腔体内的异形介质块将电磁波辐射到自由空间，通过传输媒质的介电常数变化使波束实现大角度偏转。
附图说明
图1为本发明的天线罩的主视结构示意图；
图2为本发明的天线罩的左视结构示意图；
图3为本发明的天线罩的俯视剖面结构示意图；
图4为本发明的天线的仰视结构示意图；
图5为本发明的双频馈电调谐结构的示意图；
图6为图4的B-B剖视图；
图7为本发明的天线正面视图；
图8为图4的A-A剖视图；
图9为本发明的天线实测驻波图；
图10为本发明在低频段内过天线口面中心和0°轴线方向面实测增益方向图；
图11为本发明在低频段内圆锥面的实测增益方向图；
图12为本发明在高频段内过天线口面中心和0°轴线方向面实测增益方向图；
图13为本发明在高频段内圆锥面的实测增益方向图。
具体实施方式
一种双频共用柱面共形大角度波束偏转天线，包括天线本体和天线本体上端的天线罩。如图1-3所示为天线罩的形状示意图。
如图4-6所示，该天线包括具有一斜切面的异形空腔，异形空腔中间设置有一异形介质块，异形介质块将空腔分为上下两部分腔体，上部分腔体朝向异形介质块的面为斜面，异形介质块朝向上部分腔体的面也为斜面，上部分腔体可以称为异形斜切腔体，下部分腔体内安装双频馈电调谐结构，实现了带内双频段波束均往柱面前向。
所述双频馈电调谐结构的结构为：包括馈电插座和锥形振子，馈电插座上有带外螺纹的内导体，锥形振子的中心孔带有内螺纹，锥形振子通过带内螺纹的中心孔与带外螺纹的馈电插座的内导体连接，通过旋转锥形振子即可实现对天线进行调谐，与异形腔体和异形介质块共同形成谐振结构，实现双频阻抗匹配，从而达到天线电压驻波比和方向图指向要求。
所述异形空腔和异形介质块在两个频段产生谐振，从而使腔体内激励起双频电磁波。
其中，异形介质块的作用是：
（1）使由锥形振子的内导体作为馈电探针激励起的电磁波由下部分腔体进入异形介质块（异形介质块的介电常数为2.2）并继续传播到天线罩（天线罩的介电常数为3.25的介质），再辐射到自由空间，通过传输媒质的介电常数变化使波束实现大角度偏转；
（2）所述异形介质块的朝向上部分腔体的斜面具有一定的角度，通过斜切以修正波束的指向，同时适当对天线的端口驻波进行调节，实现双频段的良好匹配；
（3）异形介质块的填充还有效地减小了天线的腔体尺寸，有利于天线的小型化设计。
如图9所示，天线在双频段内驻波均小于1.8；如图10-13所示，天线在低频段内过天线口面中心和轴线面实测增益方向图3dB波束覆盖的角度为10°～55°，天线在高频段内过天线口面中心和轴线面实测增益方向图9～10dB波束覆盖的角度为10°～60°，实现了双频段天线主波束大角度偏离天线口径法向。

Claims (5)

1.一种双频共用柱面共形大角度波束偏转天线，包括天线本体和天线本体上端的天线罩，其特征在于：包括具有一斜切面的异形空腔，异形空腔中间设置有一异形介质块，异形介质块将空腔分为上下两部分腔体，上部分腔体朝向异形介质块的面为斜面，异形介质块朝向上部分腔体的面也为斜面，上部分腔体称为异形斜切腔体，下部分腔体内安装双频馈电调谐结构，通过异形斜切腔体内两个所述的斜面用以修正波束的指向，同时对天线的端口驻波进行调节，实现双频段天线主波束大角度偏离天线口径法向。
2.根据权利要求1所述的一种双频共用柱面共形大角度波束偏转天线，其特征在于：所述双频馈电调谐结构的结构为：包括馈电插座和锥形振子，馈电插座上有带外螺纹的内导体，锥形振子的中心孔带有内螺纹，锥形振子通过带内螺纹的中心孔与带外螺纹的馈电插座的内导体连接，通过旋转锥形振子即可实现对天线进行调谐，与异形腔体和异形介质块共同形成谐振结构，实现双频阻抗匹配，从而达到天线电压驻波比和方向图指向要求。
3.根据权利要求2所述的一种双频共用柱面共形大角度波束偏转天线，其特征在于：所述锥形振子的内导体做为馈电探针激励电磁波，电磁波从下部分腔体进入异形介质块，并继续向上传播到天线罩，然后再辐射到自由空间，通过传播介质的介电常数的变化使电磁波波束实现大角度偏转。
4.根据权利要求3所述的一种双频共用柱面共形大角度波束偏转天线，其特征在于：所述异形介质块的介电常数为2.2，所述天线罩的介电常数为3.25。
5.根据权利要求3所述的一种双频共用柱面共形大角度波束偏转天线，其特征在于：所述异形介质块的朝向上部分腔体的斜面具有一定的角度，用于修正电磁波波束的指向，同时适当对天线的端口驻波进行调节，实现双频段的良好匹配。
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