CN108832308B - 一种全向宽频带宽角圆极化天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全向宽频带宽角圆极化天线，属于雷达通信技术领域，包括线极化天线，所述线极化天线外侧罩有四层圆柱形微带板，所述圆柱形微带板与线极化天线之间具有间隙，所述圆柱形微带板上靠近线极化天线的一侧面上设置有多条脉冲栅条，各层圆柱形微带板上脉冲栅条采用表面刻蚀方法制成，相邻两层圆柱形微带板之间填充有泡沫材料。上述技术方案的天线可以应用在电子对抗、电子干扰、航天通信等领域，使用时可以悬挂在气球下部形成电子干扰设备，投掷到指定空域，对敌方进行干扰，能够在水平面360°、俯仰角：0°≤θ≤30°、频带范围：2GHz～4GHz内实现圆极化，达到全向宽频带宽角圆极化的功能。

Description

一种全向宽频带宽角圆极化天线
技术领域
本发明涉及一种全向宽频带宽角圆极化天线，属于雷达通信技术领域。
背景技术
随着现代通信技术的迅猛发展，卫星通信技术在日常生活及军事通信中得到了更加广泛的应用。圆极化天线可以很好的接收卫星信号，不仅因为其受电离层法拉第旋转效应的影响较小，它还能抑制雨雾干扰和抗多径反射，所以圆极化天线被广泛地应用于卫星通信中。
在电子对抗中，使用圆极化天线可以干扰和侦察敌方的各种线极化及椭圆极化方式的无线电波，在剧烈摆动或翻滚的飞行器上装置圆极化天线，除可减少信号漏失外，还可消除由电离层法拉第旋转效应引起的畸变影响，在电视广播中采用圆极化天线可望克服重影。当电子干扰设备通过空中投掷方式释放以后，由于在投掷时刻天线位置的不确定性，投掷后天线会在空中自转，所以，为了达到好的干扰效果，天线应具有全向性。此外，停留在空中的天线也会摇摆，所以，天线也应具有一定的俯仰作用范围。由于被干扰设备的工作频率的不确定，为了提高干扰设备的电磁适应性，有必要研发宽频率范围的天线。
现有技术中的圆极化天线只能满足全向、宽频带、宽角、圆极化中某一个或某几个指标，很难同时满足，存在局限性。因此，如何将全向、宽频带、宽角、圆极化的特点集中到一个天线中，对提高电子干扰设备作用距离，降低电子干扰设备电源功率，降低电子干扰设备射频前端的功率放大器增益，降低整个电子干扰设备的重量等方面具有重要意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种同时满足全向、宽频带、宽角、圆极化四个指标的天线。具体技术方案如下：
一种全向宽频带宽角圆极化天线，包括线极化天线，所述线极化天线外侧罩有四层圆柱形微带板，所述圆柱形微带板与线极化天线之间具有间隙，所述圆柱形微带板上靠近线极化天线的一侧面上设置有多条脉冲栅条，各层圆柱形微带板上脉冲栅条采用表面刻蚀方法制成，相邻的圆柱形微带板之间填充有泡沫材料。
作为上述技术方案的改进，四层圆柱形微带板分别是：第一圆柱形微带板、第二圆柱形微带板、第三圆柱形微带板和第四圆柱形微带板。
作为上述技术方案的改进，所述第一圆柱形微带板上均匀分布有九条脉冲栅条，所述第二圆柱形微带板上均匀分布有十条脉冲栅条，所述第三圆柱形微带板上均匀分布有十一条脉冲栅条，所述第四圆柱形微带板上均匀分布有十二条脉冲栅条。
作为上述技术方案的改进，所述第一圆柱形微带板和第四圆柱形微带板上的脉冲栅条尺寸一致，所述第二圆柱形微带板和第三圆柱形微带板上的脉冲栅条尺寸一致。
作为上述技术方案的改进，所述脉冲栅条由多个矩形脉冲单元组成。
作为上述技术方案的改进，所述线极化天线为盘锥天线，所述盘锥天线底部连接有底座，所述圆柱形微带板下端面设置在底座上。
作为上述技术方案的改进，所述盘锥天线具有相对的辐射体和圆片地板，所述底座上开设有容纳圆片地板的定位孔，所述圆片地板边缘具有外螺纹，所述定位孔侧面具有与外螺纹配合的内螺纹，所述圆片地板螺纹连接到底座的定位孔上。
作为上述技术方案的改进，所述定位孔底部开设有台阶槽，所述台阶槽底部开设有贯穿底座的引流孔，所述引流孔位于台阶槽下方远离内螺纹的一侧，所述圆片地板上靠近台阶槽的一侧表面均匀分布有凸出颗粒，所述台阶槽内设置有弹性海绵垫。
作为上述技术方案的改进，所述底座边缘向上延伸、形成包覆在最外层圆柱形微带板外侧的保护套。
作为上述技术方案的改进，该天线悬挂在气球下方，在水平面360°、俯仰角：0°≤θ≤30°、频带范围：2GHz～4GHz内实现圆极化。
本发明的天线可以应用在电子对抗、电子干扰、航天通信等领域，使用时可以悬挂在气球下部形成电子干扰设备，投掷到指定空域，对敌方进行干扰，能够在水平面360°、俯仰角：0°≤θ≤30°、频带范围：2GHz～4GHz内实现圆极化，达到全向宽频带宽角圆极化的功能。
附图说明
图1为本发明一种全向宽频带宽角圆极化天线的结构示意图。
图2为本发明一种全向宽频带宽角圆极化天线的内部结构示意图。
图3为本发明一种全向宽频带宽角圆极化天线另一种实施例的结构示意图。
图4为图3中圆片地板与底座连接处的局部放大图。
图5为本发明中圆柱形微带板的结构示意图(以第一圆柱形微带板为例)。
图6为本发明的天线应用于电子干扰中的示意图。
图7为本发明的天线在辐射角度内的轴比均值。
图8为本发明的天线在辐射角度范围内的轴比起伏。
具体实施方式
实施例一
如图1、图2、图5、图6所示，本发明提供了一种全向宽频带宽角圆极化天线，包括线极化天线11，线极化天线11外侧罩有四层圆柱形微带板，圆柱形微带板与线极化天线11之间具有间隙，圆柱形微带板上靠近线极化天线11的一侧面上设置有多条脉冲栅条241，各层圆柱形微带板上脉冲栅条241采用表面刻蚀方法制成，相邻的两层圆柱形微带板之间填充有泡沫材料30。
线极化天线11辐射线极化电磁波，该电磁波依次通过四层微带板和三层泡沫。当该电磁波通过微带板上的脉冲栅条241时，分解成垂直于该脉冲栅条241和平行于该脉冲栅条241的两个分量，该两个分量在经过四层微带板和三层泡沫后，根据圆极化电磁波形成条件，会在一定的频率范围内合成圆极化电磁波。本发明在线极化天线11外部增加四层圆柱形微带板，圆柱形微带板上刻蚀有脉冲栅条241，可以使天线在水平面360°、俯仰角：0°≤θ≤30°、频带范围：2GHz～4GHz内实现圆极化。本发明在全向、宽频带、宽角、圆极化四个指标实现方面，比现有技术先进，带来的好处是电子干扰设备作用距离远，电子干扰设备电源功率降低，电子干扰设备射频前端的功率放大器增益降低，以及整个电子干扰设备的重量降低的优点。
进一步的，四层圆柱形微带板分别是：第一圆柱形微带板20、第二圆柱形微带板21、第三圆柱形微带板22和第四圆柱形微带板23。其中第一圆柱形微带板20、第二圆柱形微带板21、第三圆柱形微带板22和第四圆柱形微带板23可以采用单侧涂覆有铜箔层微带板，微带板主体采用塑料板25为骨架结构，铜箔层通过刻蚀工艺形成脉冲栅条241的形状。相邻两层圆柱形微带板之间填充有泡沫材料30，第四圆柱形微带板23的接缝处采用半固化片(黏结片)进行连接。
圆柱形微带板上脉冲栅条241采用表面刻蚀方法制成，脉冲栅条241为金属材质，圆柱形微带板铺展成平面后，每层圆柱形微带板上的脉冲栅条241之间为相互平行的结构。其中，脉冲栅条241由多个矩形脉冲单元242组成。
更进一步的，第一圆柱形微带板20上均匀分布有九条脉冲栅条241，第二圆柱形微带板21上均匀分布有十条脉冲栅条241，第三圆柱形微带板22上均匀分布有十一条脉冲栅条241，第四圆柱形微带板23上均匀分布有十二条脉冲栅条241。
上述方案中，线极化天线11为盘锥天线，盘锥天线位于圆柱形微带板的中心处。盘锥天线底部连接有底座10，底座10可以采用与泡沫材料30相同的材质制成，圆柱形微带板下端面设置在底座10上。
实施例二
如图3、图4所示，在实施例一的基础上结构做进一步改进。盘锥天线具有相对的辐射体12和圆片地板13，底座10上开设有容纳圆片地板13的定位孔102，圆片地板13边缘具有外螺纹131，定位孔102侧面具有与外螺纹131配合的内螺纹103，圆片地板13螺纹连接到底座10的定位孔102上，定位孔102底部开设有台阶槽104，台阶槽104底部开设有贯穿底座10的引流孔105，引流孔105位于台阶槽104下方远离内螺纹103的一侧，圆片地板13上靠近台阶槽104的一侧表面均匀分布有凸出颗粒132，台阶槽104内设置有弹性海绵垫50。
底座10与圆片地板13通过螺纹连接的方式固定，圆片地板13为金属材质，地板13为泡沫材质，当天线随气球40升空后，由于空中温度较低，圆片地板13表面会有液滴凝固，而且圆片地板13下方的弹性海绵垫50也能很好的吸附液滴，为了让液滴及时排出，可以在底座10上开设引流孔105，通过引流孔105及时排出圆片地板13上凝固的液滴。当空中温度低至零下时，液滴凝固，由于水结冰后体积膨胀，吸水后弹性海绵垫50也发生一定程度的膨胀，膨胀后的弹性海绵垫50能够提高底座10与圆片地板13之间固定的牢固程度，从而使得盘锥天线更为稳定的固定在底座10上。
上述方案中圆片地板13上靠近台阶槽104一侧表面均匀分布的凸出颗粒132能够提高圆片地板13下表面与弹性海绵垫50之间的接触面积，从而提高圆片地板13固定的可靠性。
进一步的，底座10边缘可以向上延伸形成保护套101，保护套101位于第四圆柱形微带板23的外侧，此时底座10形成一个“U”形结构，圆柱形微带板在安装时不需要通过黏结固定，直接将各层圆柱形微带板卷绕后与泡沫材料30交替插入保护套101内，利用保护套101和泡沫材料30的约束力即可防止圆柱形微带板展开，安装更为简单，结构可靠性更好。
本发明的全向宽频带宽角圆极化天线在水平面360°、俯仰角：0°≤θ≤30°、频带范围：2GHz～4GHz内辐射的圆极化电磁波，对应的参数如图7和图8所示。图7中横坐标表示频率，纵坐标是表征圆极化性能的轴比参数，表示在辐射角度范围内的轴比均值，图8中横坐标表示频率，纵坐标是表征圆极化性能的轴比参数，表示在辐射角度范围内的轴比起伏。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种全向宽频带宽角圆极化天线，其特征在于，包括线极化天线(11)，所述线极化天线(11)外侧罩有四层圆柱形微带板，所述圆柱形微带板与线极化天线(11)之间具有间隙，所述圆柱形微带板上靠近线极化天线(11)的一侧面上设置有多条脉冲栅条(241)，各层圆柱形微带板上脉冲栅条(241)采用表面刻蚀方法制成，相邻的圆柱形微带板之间填充有泡沫材料(30)；四层圆柱形微带板分别是：第一圆柱形微带板(20)、第二圆柱形微带板(21)、第三圆柱形微带板(22)和第四圆柱形微带板(23)；所述第一圆柱形微带板(20)上均匀分布有九条脉冲栅条(241)，所述第二圆柱形微带板(21)上均匀分布有十条脉冲栅条(241)，所述第三圆柱形微带板(22)上均匀分布有十一条脉冲栅条(241)，所述第四圆柱形微带板(23)上均匀分布有十二条脉冲栅条(241)。
2.如权利要求1所述的一种全向宽频带宽角圆极化天线，其特征在于，所述第一圆柱形微带板(20)和第四圆柱形微带板(23)上的脉冲栅条(241)尺寸一致，所述第二圆柱形微带板(21)和第三圆柱形微带板(22)上的脉冲栅条(241)尺寸一致。
3.如权利要求2所述的一种全向宽频带宽角圆极化天线，其特征在于，所述脉冲栅条(241)由多个矩形脉冲单元(242)组成。
4.如权利要求1所述的一种全向宽频带宽角圆极化天线，其特征在于，所述线极化天线(11)为盘锥天线，所述盘锥天线底部连接有底座(10)，所述圆柱形微带板下端面设置在底座(10)上。
5.如权利要求4所述的一种全向宽频带宽角圆极化天线，其特征在于，所述盘锥天线具有相对的辐射体(12)和圆片地板(13)，所述底座(10)上开设有容纳圆片地板(13)的定位孔(102)，所述圆片地板(13)边缘具有外螺纹(131)，所述定位孔(102)侧面具有与外螺纹(131)配合的内螺纹(103)，所述圆片地板(13)螺纹连接到底座(10)的定位孔(102)上。
6.如权利要求5所述的一种全向宽频带宽角圆极化天线，其特征在于，所述定位孔(102)底部开设有台阶槽(104)，所述台阶槽(104)底部开设有贯穿底座(10)的引流孔(105)，所述引流孔(105)位于台阶槽(104)下方远离内螺纹(103)的一侧，所述圆片地板(13)上靠近台阶槽(104)的一侧表面均匀分布有凸出颗粒(132)，所述台阶槽(104)内设置有弹性海绵垫(50)。
7.如权利要求6所述的一种全向宽频带宽角圆极化天线，其特征在于，所述底座(10)边缘向上延伸、形成包覆在最外层圆柱形微带板外侧的保护套(101)。
8.如权利要求1所述的一种全向宽频带宽角圆极化天线，其特征在于，该圆极化天线悬挂在气球(40)下方，圆极化天线在水平面360°、俯仰角：0°≤θ≤30°、频带范围：2GHz～4GHz内实现圆极化。
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