CN113571916B - 一种多频段高隔离度共面天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多频段高隔离度共面天线，属于微波技术领域，包括低、中、高三频段天线与共反射板，所述低频段天线包括变形台锥天线和低阻滤波结构，所述中频段天线包括加盖单极天线和高阻滤波结构，所述高频段天线包括变锥台天线、低阻滤波结构、高频隔离反射板，所述共反射板是低、中、高三频段天线的安装板。本发明采用的高隔离度共面天线设计方法，采用了空间滤波、表面电流阻断、传输滤波等三种隔离方式相结合的方式，在提高隔离度的同时不影响各频段天线的辐射性能，加工简单、容差能力强，降低了整个系统的加工成本，值得被推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及微波技术领域，特别是涉及一种多频段高隔离度共面天线。
本发明涉及一种多频段高隔离度共面天线，具体是一种大带宽、高隔离共面天线。
本发明既可用于发射信号，也可用于接收信号。
在军事方面，可用作宽频带雷达天线。
在民用方面，可作为多频段通信的基站阵列天线。
背景技术
随着电子对抗及无线通信技术的迅猛发展，大带宽的需求越来越强烈。天线作为任何无线通信系统的门户，其性能的好坏直接影响到系统的通信质量。当单个天线不能满足宽带需求时，多频段共阵面天线成为解决大带宽的首要手段。日趋小型化和高度集成化的无线通信系统要求通信设备具有多功能、小体积、高速率的特点，具有轻、薄、短、小等特性的宽带无线产品将成为今后的主流。多频段共口径天线，必然要解决的一个问题就是多频段天线之间的隔离度问题，如果解决不好，将直接使得有源器件饱和而不能正常工作。
常用的提高不同频段隔离度的方法是在收、发组件间加带阻或带通滤波器，额外增加一个器件，该器件的加入由于没有和其他无源器件一体化考虑设计，必然会引入多余的损耗和阻抗不匹配，降低整个微波链路的性能，从而影响整个无线通信系统的性能指标。
本发明基于以上背景，提出采用单极天线、双锥或单锥、锥台天线等有较长的连接长度，但剖面高度又不是特别高的天线类型，具有结构紧凑、质量轻、成本低、易制作、易集成，等优点，因此可以在最大限度的不改动载体外形的情况下，广泛的应用于机载雷达、小型化基站等对外形要求高的载体上。
本发明利用以上天线类型采用空间隔离、表面电流切割、传输滤波三种提高隔离度措施相结合的方式，极大的提高了共面多频段天线的隔离度，由于采用了一体化设计，共阵面各频段天线辐射性能几乎不受影响。这种天线不仅能大大提高整个系统的性能,而且在很大程度上能降低系统的成本。多频段共面天线对超宽带天线的工程设计及学术的研究具有重大的学术意义和广阔的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有的多频段共阵面天线的隔离度低、不能同时工作、需加入额外的预选滤波器，设计及加工成本高等问题，同时解决超宽带天线分频段设计时隔离度指标不能满足，辐射性能下降等问题。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，采用的高隔离度共面天线设计方法，采用了空间滤波、表面电流阻断、传输滤波等三种隔离方式相结合的方式，天线辐射性能与隔离度指标一体化设计，在提高隔离度的同时不影响各频段天线的辐射性能。本发明的多频段高隔离度共面天线，包括低、中、高三频段天线与共反射板，所述低频段天线包括变形台锥天线和低阻滤波结构，所述中频段天线包括加盖单极天线和高阻滤波结构，所述高频段天线包括变锥台天线、低阻滤波结构、高频隔离反射板。
更进一步地，低、中、高频段天线安装在同一个反射板上。
更进一步地，低频段天线包括变形台锥天线和低阻滤波结构。
更进一步地，中频段天线包括加盖单极天线和高阻滤波结构。
更进一步地，高频段天线包括变锥台天线、低阻滤波结构、高频隔离反射板。
更进一步地，所述低、中、高频段天线分布式排列，低频段天线在所述反射板中间位置，中频段天线和高频段天线分布在所述共用反射板两端。
本发明相比现有技术具有以下优点：该多频段高隔离度共面天线，采用全金属结构，加工及安装简单，可靠性高，滤波结构可以与连接器一体化设计、可靠性及成本下降，降低整个系统成本的同时，实现简单高效的工程设计，值得被推广使用，尤其在高频段领域。
附图说明
图1是本发明实施例中一种多频段高隔离度共面天线结构立体示意图；
图2是本发明实施例中一种多频段高隔离度共面天线结构侧视示意图；
图3是本发明实施例中一种多频段高隔离度共面天线低频各天线隔离度曲线；
图4是本发明实施例中一种多频段高隔离度共面天线中频各天线隔离度曲线；
图5是本发明实施例中一种多频段高隔离度共面天线高频各天线隔离度曲线；
图中的标号为：1、共用反射板；2、低频段天线；3、中频段天线；4、高频段天线；5、高阻滤波结构；6、中频天线低阻滤波结构；7、高频天线低阻滤波结构；8、高频隔离反射板；9、中频隔离反射板。
具体实施方式
本发明提供了一种多频段高隔离度共面天线。本发明的多频段高隔离度线既可用于接收无线电波、也可用于发射无线电波。在军事方面，可用作宽频带雷达系统的终端天线；在民用方面，可作为宽带宽空域通信的基站阵列天线等。以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例一
本实施例提供一种技术方案：一种多频段高隔离度共面天线，采用了空间滤波、表面电流阻断、传输滤波等三种隔离方式相结合的方式，天线辐射性能与隔离度指标一体化设计。本发明的多频段高隔离度共面天线，包括低、中、高三频段天线与共反射板，所述低频段天线包括变形台锥天线和低阻滤波结构，所述中频段天线包括加盖单极天线和高阻滤波结构，所述高频段天线包括变锥台天线、低阻滤波结构、高频隔离反射板。
所述多频段天线，即低、中、高频段天线安装在同一个反射板上。
所述低频段天线，采用变形台锥天线和高阻滤波结构。
所述中频段天线，采用盖单极天线和低阻滤波结构。
所述高频天线，采用锥台天线、低阻滤波结构、高频隔离反射板。
所述低、中、高频段天线分布式排列，低频段天线在所述反射板中间位置，中频段天线和高频段天线分布在所述共用反射板两端。
在本实施例中，中频天线低阻滤波结构与中频天线一体化设计、高频天线低阻滤波结构与高频天线一体化设计，低频天线高阻滤波结构与低频天线一体化设计。
在本实施例中，低、中、高频天线联合设计；
在本实施例中，天线单元、滤波结构、隔离反射板全部采用全金属结构。
实施例二
如图1所示，本实施例的多频段高隔离度共面天线有4部分组成，从下到上、从左到右分别是共有反射板1、中频天线3、低频天线2和高频天线4。如图2所示，三频段天线设置在共用反射板上方。
低频天线2、中频天线3、高频天线4空间分列排布，低频天线3设置在共用反射板1的中间位置，中频天线3和高频天线4设置在共用反射板1的两端位置。
低频天线2在馈电结构内部，采用全金属滤波结构5，设计该滤波结构时应满足不影响本身天线的阻抗，而对高频段电磁波衰减，可以在仿真计算时只计算同轴波导的S21参数优化滤波结构。
中频天线3在馈电结构内部，采用全金属滤波结构6，在外部采用紧贴共用反射板1的局部反射板滤波结构9。
高频天线4在馈电结构内部，采用全金属滤波结构7，在外部采用紧贴反射板1的局部反射板滤波结构8。
局部反射板结构8和9在设计时，优先从天线的辐射性能和阻抗匹配性能出发，可以利用工业设计软件Ansys HFSS内部的优化算法实现。
本实施例采用该种设计方法，所能达到的天线隔离度指标典型值如图3、图4、图5所示，各频段天线隔离度指标均在-30db以下。
综上所述，上述实施例的多频段共口径天线，低、中、高频天线全部采用金属结构形式，实现一体化紧凑设计；并把空间滤波、表面电流阻断、传输滤波等三种隔离方式相结合，实现了整个系统成本的减小和性能的提升，值得被推广使用。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (3)
1.一种多频段高隔离度共面天线，其特征在于，包括：
低、中、高三频段天线安装在共有反射板上，低频段天线设置在共有反射板的中心位置，中、高频段天线设置在共有反射板的对角线上，通过空间隔离起到提高三个频段天线的隔离度的作用；
其中，所述的低频段天线在馈电端采用中、高阻的滤波结构，所述的中频段天线在馈电端采用低阻的滤波结构，所述的高频段天线在馈电端采用低阻的滤波结构。
2.如权利要求1所述的多频段高隔离度共面天线，其特征在于，还包括：所述的高频段天线在共有反射板结构上还包括有局部反射板结构。
3.如权利要求1所述的多频段高隔离度共面天线，其特征在于，所述低频段天线、所述中频段天线和所述高频段天线均采用同轴馈电结构。
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