CN108682959B - 小尺寸毫米波喇叭天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小尺寸毫米波喇叭天线，矩形馈电波导的矩形开口端与金属四棱梯台矩形开口窄端尺寸一致且无缝连接，双指数曲线渐变脊垂直相对固定于矩形馈电波导的腔体内且该双指数曲线渐变脊与金属四棱梯台内壁连接，带方形法兰的SMA馈电接头通过固定螺丝固定于凸台上，SMA馈电接头的一侧是50Ω的射频接头，另一侧是包括绝缘介质和直内导体的开放结构。本发明主要用于移动及卫星通信设备，乃至小型无人机遥感监测雷达设备中，实现远距离通信及灵活的对地观测，其占用面积和整体尺寸小且馈电方式紧凑，能够很好地满足天线带宽内的阻抗匹配和多天线的高集成度下的定向覆盖要求。

Description

小尺寸毫米波喇叭天线
技术领域
本发明属于无线通信及智联网天线技术领域，具体涉及一种小尺寸毫米波喇叭天线。
背景技术
对于卫星通信，毫米波成像及对地观测等需求，为了提高通信质量以及观测分辨率，Ku及以上波段是一个比较优选的工作频段，这一频段下的天线不仅能够实现较小的尺寸，便于移动及卫星通信设备，乃至无人机集成，还能实现较高的成像分辨率。这其中喇叭天线的使用尤为广泛，如何设计尺寸小、重量轻、高增益的毫米波喇叭天线则是非常关键的技术要求。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种占用面积和整体尺寸均较小且馈电方式紧凑的小尺寸毫米波喇叭天线。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，小尺寸毫米波喇叭天线，其特征在于包括一端短路的加脊矩形馈电波导、一对相对张开的双指数曲线渐变脊、两端矩形开口且内部中空的金属四棱梯台和带方形法兰的SMA馈电接头，其中矩形馈电波导的矩形开口端与金属四棱梯台矩形开口窄端尺寸一致且无缝连接，双指数曲线渐变脊垂直相对固定于矩形馈电波导的腔体内且该双指数曲线渐变脊与金属四棱梯台内壁连接，矩形馈电波导的一侧设有凸台，带方形法兰的SMA馈电接头通过固定螺丝固定于凸台上，SMA馈电接头的一侧是50Ω的射频接头，另一侧是包括绝缘介质和直内导体的开放结构，绝缘介质垂直贯穿矩形馈电波导金属侧壁和双指数曲线渐变脊并延伸至该双指数曲线渐变脊渐变沿末端，直内导体贯穿于绝缘介质内且其末端与另一侧相对的双指数曲线渐变脊相接。
进一步优选，所述矩形馈电波导由壁厚为1mm的铝制金属板构成，所述金属四棱梯台由一个完整铝块铣制而成，其金属侧壁的壁厚为1mm。
进一步优选，所述直内导体伸出绝缘介质的长度大于10mm。
进一步优选，所述双指数曲线渐变脊的厚度为1.829mm，其渐变张开轨迹为两段指数曲线，分别采用首尾相接方式形成一段，具体形式如下：
本发明主要用于移动及卫星通信设备，乃至小型无人机遥感监测雷达设备中，实现远距离通信及灵活的对地观测，其占用面积和整体尺寸小且馈电方式紧凑，能够很好地满足天线带宽内的阻抗匹配和多天线的高集成度下的定向覆盖要求。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的剖面结构示意图；
图3是本发明中SMA馈电接头的结构示意图；
图4是本发明的回波损耗曲线；
图5是本发明的辐射方向图；
图6是本发明的增益曲线。
图中：1-金属四棱梯台，2-双指数曲线渐变脊，2-1’-第一段指数曲线轨迹，2-2’-第二段指数曲线轨迹，3-矩形馈电波导，4-SMA馈电接头，5-固定螺丝，6-方形法兰，7-凸台，8-直内导体，9-绝缘介质。
具体实施方式
结合附图详细描述本发明的具体内容。如图1-3所示，小尺寸毫米波喇叭天线，包括一端短路的加脊矩形馈电波导3、一对相对张开的双指数曲线渐变脊2、两端矩形开口且内部中空的金属四棱梯台1和带方形法兰6的SMA馈电接头4，其中矩形馈电波导3的矩形开口端与金属四棱梯台1矩形开口窄端尺寸一致且无缝连接，双指数曲线渐变脊2垂直相对固定于矩形馈电波导3的腔体内且该双指数曲线渐变脊2与金属四棱梯台1内壁连接，矩形馈电波导3的一侧设有凸台7，带方形法兰6的SMA馈电接头4通过固定螺丝5固定于凸台7上，SMA馈电接头4的一侧是50Ω的射频接头，另一侧是包括绝缘介质9和直内导体8的开放结构，绝缘介质9垂直贯穿矩形馈电波导3金属侧壁和双指数曲线渐变脊2并延伸至该双指数曲线渐变脊2渐变沿末端，直内导体8贯穿于绝缘介质9内且其末端与另一侧相对的双指数曲线渐变脊2相接。
本发明所述矩形馈电波导3的长宽高为7.975mm×8.052mm×6.446mm，由壁厚为1mm的铝制金属板构成；相对张开的双指数曲线渐变脊2之间预留间隔距离为0.4mm；所述金属四棱梯台1由一个完整铝块铣制而成，其金属侧壁的壁厚为1mm，棱边长度为37.5mm，矩形开口宽端面尺寸为35.2mm×29.7mm，矩形开口窄端与矩形馈电波导3矩形开口端无缝对齐，双指数曲线渐变脊2垂直相对固定于矩形馈电波导3的腔体内且该双指数曲线渐变脊2与金属四棱梯台1内壁连接，实现能量高效传递；所述绝缘介质9内直内导体8的伸出长度大于该绝缘介质9 10mm；所述固定螺丝5为长度5mm，直径2mm的十字沉头螺丝；所述相对张开的双指数曲线渐变脊2按照双指数曲线轨迹张开，第一段指数曲线轨迹2-1’比较平缓，实现能量较小反射的传递，第二段指数曲线轨迹2-2’快速张开满足宽带信号的有效辐射。
如图4所示，为小尺寸毫米波喇叭天线的回波损耗曲线，由图可以看出，在频带18-40GHz范围内天线都具有非常稳定的阻抗匹配特性且驻系数波小于2。
如图5所示，为小尺寸毫米波喇叭天线在主要频点的辐射方向图，由图中可以看到，在整个带宽天线具有稳定的波束。
如图6所示，为小尺寸毫米波喇叭天线的增益曲线，由图可以看出，整个频带内增益大于10dBi且中心频率处增益大于13.5dBi。
综上所述，本发明提供的小尺寸毫米波喇叭天线，具有稳定的宽带匹配与辐射特性，馈电方式紧凑，具有很好的应用前景和推广价值。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都要求落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.小尺寸毫米波喇叭天线，其特征在于包括一端短路的加脊矩形馈电波导、一对相对张开的双指数曲线渐变脊、两端矩形开口且内部中空的金属四棱梯台和带方形法兰的SMA馈电接头，其中矩形馈电波导的矩形开口端与金属四棱梯台矩形开口窄端尺寸一致且无缝连接，双指数曲线渐变脊垂直相对固定于矩形馈电波导的腔体内且该双指数曲线渐变脊与金属四棱梯台内壁连接，矩形馈电波导的一侧设有凸台，带方形法兰的SMA馈电接头通过固定螺丝固定于凸台上，SMA馈电接头的一侧是50Ω的射频接头，另一侧是包括绝缘介质和直内导体的开放结构，绝缘介质垂直贯穿矩形馈电波导金属侧壁和双指数曲线渐变脊并延伸至该双指数曲线渐变脊渐变沿末端，直内导体贯穿于绝缘介质内且其末端与另一侧相对的双指数曲线渐变脊相接；所述矩形馈电波导由壁厚为1mm的铝制金属板构成，所述金属四棱梯台由一个完整铝块铣制而成，其金属侧壁的壁厚为1mm；所述双指数曲线渐变脊的厚度为1.829mm，其渐变张开轨迹为两段指数曲线，分别采用首尾相接方式形成一段，具体形式如下：所述相对张开的双指数曲线渐变脊按照双指数曲线轨迹张开，第一段指数曲线轨迹比较平缓，实现能量较小反射的传递，第二段指数曲线轨迹快速张开满足宽带信号的有效辐射。
2.根据权利要求1所述的小尺寸毫米波喇叭天线，其特征在于：所述直内导体伸出绝缘介质的长度大于10mm。
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