CN108879110A - 小型宽带双极化四脊喇叭天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型宽带双极化四脊喇叭天线，两对正交布置的指数调制正弦渐变脊预留间隔后分别插入方形反射腔的竖向槽道内并通过矩形垫片压紧固定，两个带方形法兰盘的SMA馈电接头通过固定螺丝上下错位正交固定于方形反射腔两个相邻金属侧壁的外侧中部，绝缘介质垂直贯穿方形反射腔金属侧壁和指数调制正弦渐变脊上的绝缘介质通孔并延伸至渐变脊渐变沿末端，直内导体贯穿于绝缘介质内并延伸至与该直内导体相对的另一侧指数调制正弦渐变脊的定位孔内。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，实现双极化宽频带的对地观测，其整体尺寸小且馈电方式简单，能够很好地满足天线宽带双极化要求和多天线高集成度使用。

Description

小型宽带双极化四脊喇叭天线
技术领域
本发明属于微波通信及遥感监测等所涉及的天线技术领域，具体涉及一种小型宽带双极化四脊喇叭天线。
背景技术
对于频谱检测及对地观测等需求，为了提高检测灵敏度以及观测成像质量，常常需要多个天线才能实现极化以及频谱上的有效覆盖，特别是在移动设备以及外场的使用中极不方便。为了克服这一问题以及便于加工制作，开展新型宽带小型双极化喇叭天线的设计尤为重要。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种整体尺寸小且馈电方式简单的小型宽带双极化四脊喇叭天线。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，小型宽带双极化四脊喇叭天线，其特征在于包括一端开口且内部中空的方形反射腔、两对正交布置的指数调制正弦渐变脊、两个带方形法兰盘的SMA馈电接头和矩形垫片，其中方形反射腔四个金属侧壁的中部分别设有用于插接指数调制正弦渐变脊的竖向槽道，指数调制正弦渐变脊按照指数调制正弦曲线渐变张开且其末端成圆弧形，两对正交布置的指数调制正弦渐变脊预留间隔后分别插入方形反射腔的竖向槽道内并通过矩形垫片压紧固定，两个带方形法兰盘的SMA馈电接头通过固定螺丝上下错位正交固定于方形反射腔两个相邻金属侧壁的外侧中部，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，绝缘介质垂直贯穿方形反射腔金属侧壁和指数调制正弦渐变脊上的绝缘介质通孔并延伸至渐变脊渐变沿末端，直内导体贯穿于绝缘介质内并延伸至与该直内导体相对的另一侧指数调制正弦渐变脊的定位孔内。
进一步优选，所述竖向槽道的宽度与指数调制正弦渐变脊的厚度一致，竖向槽道的深度为所设计天线中心频率对应的四分之一波长到二分之一波长之间。
进一步优选，所述指数调制正弦渐变脊采用壁厚为2.2mm的铝板切割而成，渐变形式为指数调制的正弦曲线预留间隔距离为1mm，指数调制正弦渐变脊末端作圆弧化处理，圆弧形末端的半径为19.5mm，每个指数调制正弦渐变脊在馈电区域均做劈形切割处理，指数调制正弦渐变脊的底部为直角弯折型渐变结构，其中底端为插入方形反射腔竖向槽道的固定片，该固定片上部的台阶体形成短路面槽。
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，实现双极化宽频带的对地观测，其整体尺寸小且馈电方式简单，能够很好地满足天线宽带双极化要求和多天线高集成度使用。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明中一对指数调制正弦渐变脊的结构示意图；
图3是本发明的结构示意图；
图4是本发明的双端口回波损耗曲线的仿真与测量结果比较图；
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-方形反射腔，2-矩形垫片，3-绝缘介质通孔，4-指数调制正弦渐变脊，5-圆弧形末端，6-定位孔，7-短路面槽，8-固定片，9-间隔，10-SMA馈电接头，11-固定螺丝，12-绝缘介质，13-直内导体。
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，小型宽带双极化四脊喇叭天线，包括一端开口且内部中空的方形反射腔1、两对正交布置的指数调制正弦渐变脊4、两个带方形法兰盘的SMA馈电接头10和矩形垫片2，其中方形反射腔1四个金属侧壁的中部分别设有用于插接指数调制正弦渐变脊4的竖向槽道，所述指数调制正弦渐变脊4按照指数调制正弦曲线渐变张开且其末端成圆弧形，两对正交布置的指数调制正弦渐变脊4预留间隔9后分别插入方形反射腔1的竖向槽道内并通过矩形垫片2压紧固定，两个带方形法兰盘的SMA馈电接头10通过固定螺丝11上下错位正交固定于方形反射腔1两个相邻金属侧壁的外侧中部，SMA馈电接头10的一侧是50Ω的射频接头，另一侧是包括绝缘介质12和直内导体13的开放结构，绝缘介质12垂直贯穿方形反射腔1金属侧壁和指数调制正弦渐变脊4上的绝缘介质通孔3并延伸至渐变脊渐变沿末端，直内导体13贯穿于绝缘介质12内并延伸至与该直内导体13相对的另一侧指数调制正弦渐变脊4的定位孔6内。
本发明所述竖向槽道的宽度与指数调制正弦渐变脊4的厚度一致，竖向槽道的深度为所设计天线中心频率对应的四分之一波长到二分之一波长之间；所述指数调制正弦渐变脊4采用壁厚为2.2mm的铝板切割而成，渐变形式为指数调制的正弦曲线预留间隔9距离为1mm，指数调制正弦渐变脊4末端作圆弧化处理，圆弧形末端5的半径为19.5mm，每个指数调制正弦渐变脊4在馈电区域均做劈形切割处理，指数调制正弦渐变脊4的底部为直角弯折型渐变结构，其中底端为插入方形反射腔1竖向槽道的固定片8，该固定片8上部的台阶体形成短路面槽7；所述固定螺丝11为长度5mm，直径2mm的十字沉头螺丝；所述矩形垫片2尺寸为14mm×5.5mm×2mm，完全嵌入方形反射腔1的四个上表面，用于压紧固定指数调制正弦渐变脊4。
如图4所示，为小型宽带双极化四脊喇叭天线的双端口回波损耗曲线仿真与测量结果比较图，从图中可以看出，在0.8-18GHz频带范围内天线都具有非常稳定的阻抗匹配特性，驻波系数小于3，且仿真与测量结果吻合良好。
如图5所示，为小型宽带双极化四脊喇叭天线在主要频点的辐射方向图，从图中可以看到，整个带宽天线具有稳定的波束。
如图6所示，为小型宽带双极化四脊喇叭天线的增益曲线，从图中可以看出，带内增益随频率增大且中心频率增益大于10dBi。
综上所述，本发明提供的小尺寸宽带双极化四脊喇叭天线，具有稳定的宽带匹配与辐射特性，结构非常小巧且馈电方式简单，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 (3)

1.小型宽带双极化四脊喇叭天线，其特征在于包括一端开口且内部中空的方形反射腔、两对正交布置的指数调制正弦渐变脊、两个带方形法兰盘的SMA馈电接头和矩形垫片，其中方形反射腔四个金属侧壁的中部分别设有用于插接指数调制正弦渐变脊的竖向槽道，指数调制正弦渐变脊按照指数调制正弦曲线渐变张开且其末端成圆弧形，两对正交布置的指数调制正弦渐变脊预留间隔后分别插入方形反射腔的竖向槽道内并通过矩形垫片压紧固定，两个带方形法兰盘的SMA馈电接头通过固定螺丝上下错位正交固定于方形反射腔两个相邻金属侧壁的外侧中部，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，绝缘介质垂直贯穿方形反射腔金属侧壁和指数调制正弦渐变脊上的绝缘介质通孔并延伸至渐变脊渐变沿末端，直内导体贯穿于绝缘介质内并延伸至与该直内导体相对的另一侧指数调制正弦渐变脊的定位孔内。
2.根据权利要求1所述的小型宽带双极化四脊喇叭天线，其特征在于：所述竖向槽道的宽度与指数调制正弦渐变脊的厚度一致，竖向槽道的深度为所设计天线中心频率对应的四分之一波长到二分之一波长之间。
3.根据权利要求1所述的小型宽带双极化四脊喇叭天线，其特征在于：所述指数调制正弦渐变脊采用壁厚为2.2mm的铝板切割而成，渐变形式为指数调制的正弦曲线预留间隔距离为1mm，指数调制正弦渐变脊末端作圆弧化处理，圆弧形末端的半径为19.5mm，每个指数调制正弦渐变脊在馈电区域均做劈形切割处理，指数调制正弦渐变脊的底部为直角弯折型渐变结构，其中底端为插入方形反射腔竖向槽道的固定片，该固定片上部的台阶体形成短路面槽。
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