CN110767978A - 一种超宽谱电磁脉冲辐射天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超宽谱电磁脉冲辐射天线，该天线采用了外壳将上、下极板连接成一个整体，在构成电流环回路提高了天线的前向辐射能力的同时，还可作为天线的支撑结构，使得天线结构更加合理。该天线包括上极板和下极板，上极板和下极板构成一阻抗渐变的TEM喇叭形式，还包括外壳以及电缆头；外壳包括底板、上侧板以及下侧板；上极板和下极板的起始端均于所述底板连接，且上极板的起始端与所述电缆头的芯线连接；上侧板一端与底板的上边沿连接，另一端与所述上极板的口径端连接；下侧板一端与底板的下边沿连接，另一端与所述下极板的口径端连接。

Description

一种超宽谱电磁脉冲辐射天线

技术领域

本发明属于电磁脉冲测量技术，涉及一种天线，具体涉及一种超宽谱电磁脉冲辐射天线。

背景技术

超宽谱电磁脉冲通常指脉冲前沿或者脉冲宽度在亚纳秒(10^-10s)量级、频谱范围在数十MHz至数GHz范围内的瞬态电磁脉冲，它具有与核电磁脉冲相似的宽频谱和短脉冲特性。在目标探测、目标识别、电磁毁伤、电磁兼容、生物医学等许多领域得到了广泛应用。

超宽谱电磁脉冲辐射天线是超宽谱微波系统中的核心部件，其作用是将脉冲源产生的超宽谱脉冲以一定波束宽度辐射到指定区域。

目前超宽谱电磁脉冲常用的辐射天线有抛物反射面天线和TEM喇叭天线。抛物反射面天线的特点是将辐射能量聚集在很窄的波束范围内，辐射场强很高，该类天线通常体积较大，适合高功率应用。

TEM喇叭天线结构简单，辐射效率高，辐射波束较宽，根据不同需求既可以应用于高功率又可应用于低功率辐射，还可以作为阵列天线的阵元使用。由于TEM喇叭天线辐射的是球面波，无空间聚焦能力，导致前向辐射场强较低，同时为了固定TEM喇叭天线，需要专门制作天线的固定结构，增大了天线的整体尺寸。

发明内容

为了解决背景技术中提出的问题，本发明提出了一种超宽谱电磁脉冲辐射天线，外壳将上、下极板连接成一个整体，在构成电流环回路提高了天线的前向辐射能力的同时，还可作为天线的支撑结构，使得天线结构更加合理。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种超宽谱电磁脉冲辐射天线结构，包括上极板和下极板，上极板和下极板构成一阻抗渐变的TEM喇叭形式，其改进之处是：还包括外壳以及电缆头；

外壳包括底板、上侧板以及下侧板；

上极板和下极板的起始端均于所述底板连接，且上极板的起始端与所述电缆头的芯线连接；

上侧板一端与底板的上边沿连接，另一端与所述上极板的口径端连接；

下侧板一端与底板的下边沿连接，另一端与所述下极板的口径端连接。

进一步地，上述外壳还包括两个梯形侧板；两个梯形侧板分别位于底板的左右两侧；

梯形侧板的顶边与所述底板的左边沿/右边沿连接，梯形侧板的两个腰分别与上极板侧边沿以及下极板侧边沿连接。

进一步地，上述梯形侧板的高与馈入波形的宽度有关，其值可通过仿真结果得出，取值范围小于天线总长度的1/5。

进一步地，上述上侧板以及下侧板上均开设有减重结构。

进一步地，上述减重结构为圆形或椭圆形或矩形。

进一步地，上述上极板和下极板的口径端均设有折边，所述上侧板和下侧板均通过折边与所述上极板和下极板固定连接。

进一步地，上述电缆头为SMA接头。

进一步地，上述上极板起始端宽度大于下极板起始端宽度，且均小于底板的宽度。

进一步地，上述上极板和下极板起始端的宽度与高度均小于上极板和下极板口径端的宽度与高度。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用了外壳，外壳和上、下极板构成了电流环回路提高了天线的前向辐射能力，同时还可做为天线的支撑结构，提高了天线结构的稳定性。

2、本发明在上、下极板的起始端(天线的馈电端)两侧各加一梯形侧板，与天线的上下外壳相连，其作用是减小侧向辐射的同时进一步提高前向辐射能力。

3、本发明的上下侧板设计有减重结构，不影响天线性能的同时减小了天线的重量，整个天线体积小巧，结构紧凑，适合于低功率超宽谱电磁脉冲的辐射。

4、本发明的上、下极板在口径端设计折边，不仅方便了上、下极板与外壳的装配，同时也提高了外壳的强度。

附图说明

图1是本发明天线结构的外形图。

附图标记如下：

1-上极板、2-下极板、3-外壳、4-底板、5-上侧板、6-下侧板、7-折边、8-减重结构、9-梯形侧板。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图以及具体实施例对本发明提出的一种超宽谱电磁脉冲辐射天线作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是：附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的；其次，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分；再次，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

实施例

如图1所示，一种超宽谱电磁脉冲辐射天线结构，包括上极板1、下极板2、外壳3以及电缆头(图中未示出)；

上极板1和下极板2构成一阻抗渐变的TEM喇叭形式；其中起始端的特性阻抗为50Ω，口径端的特性阻抗由上下极板在口径处的宽度与高度决定。外壳3整体外观呈梯形结构，外壳3包括底板4、上侧板5以及下侧板6；上极板1、下极板2、底板4、上侧板5以及下侧板6均为导电性能良好的金属材质。

上极板1和下极板2的起始端均与所述底板4连接，且上极板1的起始端与所述电缆头的芯线连接；

上侧板5一端与底板4的上边沿连接，另一端与所述上极板1的口径端连接；下侧板6一端与底板4的下边沿连接，另一端与所述下极板2的口径端连接；具体的：上极板1和下极板2的口径端均设有折边7，上侧板5和下侧板6均通过折边7与所述上极板1和下极板2固定连接。连接方式既可以是焊接，也可以采用螺钉或者铆钉连接。

上侧板5和下侧板6各自设置有掏空减重结构8，减重结构8可以是椭圆形、圆形或者方形，减重结构8以不影响天线结构稳定的情况下可以适当放大，对天线的辐射性能没有影响。

外壳3还包括两个梯形侧板9；两个梯形侧板9分别位于底板4的左右两侧；

梯形侧板9的顶边与所述底板4的左边沿/右边沿连接，梯形侧板9的两个腰分别与上极板1侧边沿以及下极板2侧边沿连接，其作用主要是减小天线侧面辐射的同时，增强天线的前向辐射能力。梯形侧板9厚度与上侧板5和下侧板6厚度一致。梯形侧板9的长度与馈入波形的宽度有关，可根据仿真模拟得出，其值一般不超过天线总长度的1/5。

天线工作时，信号由SMA电缆头馈入天线，电磁波经由极板在口面辐射在空间形成辐射场。

本发明的说明书已经对发明内容给出了充分的说明，各组件的具体参数可以根据实际需求设定，普通技术人员足以通过本发明说明书的内容加以实施。在权利要求的框架下，任何基于本发明思路的改进都属于本发明的权利范围。

Claims (9)

1.一种超宽谱电磁脉冲辐射天线，包括上极板(1)和下极板(2)，上极板(1)和下极板(2)构成一阻抗渐变的TEM喇叭形式，其特征在于：还包括外壳(3)以及电缆头；

外壳(3)包括底板(4)、上侧板(5)以及下侧板(6)；

上极板(1)和下极板(2)的起始端均于所述底板(4)连接，且上极板(1)的起始端与所述电缆头的芯线连接；

上侧板(5)一端与底板(4)的上边沿连接，另一端与所述上极板(1)的口径端连接；

下侧板(6)一端与底板(4)的下边沿连接，另一端与所述下极板(2)的口径端连接。

2.根据权利要求1所述的超宽谱电磁脉冲辐射天线，其特征在于：所述外壳(3)还包括两个梯形侧板(9)；两个梯形侧板(9)分别位于底板(4)的左右两侧；

梯形侧板(9)的顶边与所述底板(4)的左边沿/右边沿连接，梯形侧板(9)的两个腰分别与上极板(1)侧边沿以及下极板(2)侧边沿连接。

3.根据权利要求2所述的超宽谱电磁脉冲辐射天线，其特征在于：

所述梯形侧板(9)的高与馈入波形的宽度有关，其值可通过仿真结果得出，取值范围小于天线总长度的1/5。

4.根据权利要求1所述的超宽谱电磁脉冲辐射天线，其特征在于：所述上侧板(5)以及下侧板(6)上均开设有减重结构(8)。

5.根据权利要求4所述的超宽谱电磁脉冲辐射天线，其特征在于：所述减重结构(8)为圆形或椭圆形或矩形。

6.根据权利要求1所述的超宽谱电磁脉冲辐射天线，其特征在于：上极板(1)和下极板(2)的口径端均设有折边(7)，所述上侧板(5)和下侧板(6)均通过折边(7)与所述上极板(1)和下极板(2)固定连接。

7.根据权利要求1所述的超宽谱电磁脉冲辐射天线，其特征在于：所述电缆头为SMA接头。

8.根据权利要求1所述的超宽谱电磁脉冲辐射天线，其特征在于：

所述上极板(1)起始端宽度大于下极板(2)起始端宽度，且均小于底板(4)的宽度。

9.根据权利要求1所述的超宽谱电磁脉冲辐射天线，其特征在于：

上极板(1)和下极板(2)起始端的宽度与高度均小于上极板(1)和下极板(2)口径端的宽度与高度。

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