CN113594702B - 利用吸波材料和介质的超宽带天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用吸波材料和介质的超宽带天线，涉及天线技术领域。所述天线包括上固定板和下固定板，所述上固定板与下固定板之间分别固定有左侧板和右侧板，所述上固定板、下固定板、左侧板和右侧板固定在一起后形成左端开口小，右端开口大的筒状结构，所述筒状结构的左端开口处固定有腔体，所述腔体内固定有第一吸波材料块，所述筒状结构内设置有上脊和下脊，所述上脊以及下脊的尾端插入到所述第一吸波材料块内，所述上脊与所述下脊相对设置且两者之间设置有介质棒，所述上脊两侧的上固定板上以及所述下脊两侧的下固定板上分别形成有第二吸波材料块。所述天线能够在很宽的频率范围内保持一致的增益，并能够提高增益，改善高频方向图。

Description

利用吸波材料和介质的超宽带天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种能够在很宽的频率范围内保持一致的增益的超宽带天线。
背景技术
超宽带（Ultra-Wide Band，UWB）通信技术以其传输速率高、抗多径干扰能力强、高保密性、有利于多功能一体化等优点成为短距离无线通信极具竞争力和发展前景的技术之一。目前，大多数的超宽带天线的辐射方向图成锥形，单向性辐射方向图的超宽带天线设计很少，其辐射方向图不稳定，增益较低，难以满足应用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够在很宽的频率范围内保持一致的增益，并能够提高增益，改善高频方向图的超宽带天线。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种利用吸波材料和介质的超宽带天线，其特征在于：包括上固定板和下固定板，所述上固定板与下固定板之间分别固定有左侧板和右侧板，所述上固定板、下固定板、左侧板和右侧板固定在一起后形成左端开口小，右端开口大的筒状结构，所述筒状结构的左端开口处固定有腔体，所述腔体内固定有第一吸波材料块，所述筒状结构内设置有上脊和下脊，且所述上脊与所述上固定板固定连接，所述下脊与所述下固定板固定连接，所述上脊以及下脊的尾端插入到所述第一吸波材料块内，所述上脊与所述下脊相对设置且两者之间设置有介质棒，所述上脊两侧的上固定板上以及所述下脊两侧的下固定板上分别形成有第二吸波材料块。
进一步的技术方案在于：所述左侧板和右侧板上形成有若干开口，使得所述筒状结构的左右侧壁为开放式结构。
进一步的技术方案在于：所述腔体的尾端开口通过盖板进行封闭。
进一步的技术方案在于：所述腔体的上侧板上固定有连接器固定座，连接器通过连接器固定板固定到所述固定座上。
进一步的技术方案在于：所述上脊靠近第一吸波材料块的尾端形成有贯穿其上下的第一中心孔，所述下脊靠近第一吸波材料块的尾端形成有贯穿其上下的第二中心孔，第一中心孔与第二中心孔相对设置，中心柱的上端与连接器电连接，所述中心柱的下端穿过第一中心孔后进入到所述第二中心孔，且所述中心柱的下端插入到所述第二中心孔的底部，所述中心柱的中部与所述第二中心孔的上端卡接。
进一步的技术方案在于：所述第一中心孔的内径大于所述中心柱的直径，所述第二中心孔的内径与所述中心柱的直径相同。
进一步的技术方案在于：所述中心柱的中部形成有向外延伸的凸起，所述凸起的外径大于所述第二中心孔的内径，小于所述第一中心孔的内径，使得所述凸起能够卡到所述第二中心孔的上端开口处。
进一步的技术方案在于：所述第一吸波材料块包括左第一吸波材料半块、右第一吸波材料半块和吸波材料连接块，左第一吸波材料半块与右第一吸波材料半块为左右对称结构，两者的尾端通过所述吸波材料连接块连接到一起，左第一吸波材料半块、右第一吸波材料半块之间形成插槽结构，所述上脊和下脊的尾端分别插入到所述插槽内，所述左第一吸波材料半块和右第一吸波材料半块靠近内侧的面形成有深度逐渐缩小的半凹槽。
进一步的技术方案在于：所述介质棒包括位于端部的半球部以及与半球部的平面连接的圆柱部，所述圆柱部的直径从端部向尾部逐渐减小，所述圆柱部上形成有两个相对的卡槽，部分所述上脊和部分所述下脊分别插入到所述介质棒的卡槽内。
进一步的技术方案在于：所述第一吸波材料块不与所述腔体接触的表面形成有若干个小圆锥状的凸起；或所述第一吸波材料块的表面形成有若干个小通孔。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述超宽带天线能够在很宽的频率范围内保持一致的增益，一款天线取代了多个标准增益喇叭，使其非常适合天线表征和校准。采用的电介质介质棒作为透镜，控制光束宽度和相关的增益，经过数字优化的透镜可显着改善光束轮廓和增益。天线可用于测量和/或超宽带通信，宽带操作非常适合材料测量，时域和 RCS测量。出色的匹配度和增益一致性提供了应用和性能的独特组合。此外，通过在脊与上固定板以及下固定板之间形成有吸波材料，可以稳定高频方向图的作用，改善高频方向图；并在腔体内设置吸波材料使得所述天线的频率可以更低；腔体内设置的吸波材料上可以形成凸起或通孔，可以增加电磁波的吸收面积，更好的吸收入射的各个方向的电磁波。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例中所述天线的立体结构示意图；
图2是本发明实施例中所述天线的立体结构示意图；
图3是本发明实施例中所述天线的右视结构示意图；
图4是本发明实施例中所述天线的左视结构示意图；
图5是本发明实施例中所述天线的主视结构示意图；
图6是本发明实施例所述天线的剖视结构示意图；
图7是本发明实施例所述天线中上脊、下脊以及中心柱的配合结构示意图；
图8是图7中A处的放大结构示意图；
图9是本发明实施例中所述天线的分解结构示意图；
图10是本发明实施例所述天线中第一吸波材料块的立体结构示意图；
图11是第一吸波材料块右视结构示意图；
图12是图11的A-A向的剖视结构示意图；
图13是图11的B-B向的剖视结构示意图；
图14是另一种第一吸波材料块的立体结构示意图；
图15是另一种第一吸波材料块的立体结构示意图；
其中：1、上固定板；2、下固定板；3、左侧板；4、右侧板；5、第一吸波材料块；5-1、左第一吸波材料半块；5-2、右第一吸波材料半块；5-3、吸波材料连接块；5-4、插槽；6、上脊；7、下脊；8、介质棒；8-1、半球部；8-2、圆柱部；8-3、卡槽；9、第二吸波材料块；10、盖板；11、腔体；12、连接器固定座；13、连接器；14、连接器固定板；15、第一中心孔；16、第二中心孔；17、中心柱；18、凸起；19、小圆锥状凸起；20、小通孔。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-图6以及图9所示，本发明实施例公开了一种利用吸波材料和介质的超宽带天线，包括上固定板1和下固定板2，所述上固定板1与下固定板2之间分别固定有左侧板3和右侧板4，所述上固定板1、下固定板2、左侧板3和右侧板4固定在一起后形成左端开口小，右端开口大的筒状结构，所述上固定板1、下固定板2、左侧板3和右侧板4为金属材料制作；所述筒状结构的左端开口处固定有腔体11，所述腔体11内固定有第一吸波材料块5，所述筒状结构内设置有上脊6和下脊7，且所述上脊6与所述上固定板1贴合固定连接，所述下脊7与所述下固定板2贴合固定连接，所述上脊6和下脊7使用金属材料制作；所述上脊6以及下脊7的尾端插入到所述第一吸波材料块5内，所述上脊6与所述下脊7相对设置且两者之间设置有介质棒8，介质棒8能够把场集中在脊间，可以提高增益，改善高频方向图。
所述上脊6两侧的上固定板1上以及所述下脊7两侧的下固定板2上分别形成有第二吸波材料块9，所述第一吸波材料块5以及第二吸波材料块9使用吸波材料进行制备，通过增加所述吸波材料能够稳定高频方向图的作用，改善高频方向图，优选的，所述第一吸波材料块5以及第二吸波材料块9与其它部件连接时可以通过粘接的方式实现。需要说明的是，第一吸波材料块5以及第二吸波材料块9 整个零件都是吸收材料，结构可为一体，也可以做分体，可以考虑使用平的腔体结构。
进一步的，如图1-图2所示，本申请中所述左侧板3和右侧板4上形成有若干开口，使得所述筒状结构的左右侧壁为开放式结构，通过设置成开放式的结构能够使得所述天线的频率更高。
进一步的，如图2、图4、图6以及图9所示，本申请中所述腔体的尾端开口通过盖板10进行封闭，所述盖板10上形成有若干个盲孔，用于方便与天线固定座连接；
进一步的，如图9所示，所述腔体11的上侧板上固定有连接器固定座12，连接器13通过连接器固定板14固定到所述固定座上，通过上述器件的设置能够方便的实现连接器的连接和固定。
进一步的，如图6-图8所示，所述上脊6靠近第一吸波材料块5的尾端形成有贯穿其上下的第一中心孔15，所述下脊7靠近第一吸波材料块5的尾端形成有贯穿其上下的第二中心孔16，第一中心孔15与第二中心孔16相对设置；中心柱17的上端与连接器13电连接，所述中心柱17的下端穿过第一中心孔15后进入到所述第二中心孔16，且所述中心柱17的下端插入到所述第二中心孔16的底部，所述中心柱17的中部与所述第二中心孔16的上端卡接，其中所述中心柱为金属材料制备。
进一步的，为了使所述中心柱能够顺利的进入到第二中心孔16以及第一中心孔15内，如图8所示，所述第一中心孔15的内径大于所述中心柱17的直径，所述第二中心孔16的内径与所述中心柱17的直径相同。所述中心柱17的中部形成有向外延伸的凸起18，所述凸起18的外径大于所述第二中心孔16的内径，小于所述第一中心孔15的内径，使得所述凸起18能够卡到所述第二中心孔16的上端开口处。
进一步的，如图10-图13所示，所述第一吸波材料块5包括左第一吸波材料半块5-1、右第一吸波材料半块5-2和吸波材料连接块5-3；左第一吸波材料半块5-1与右第一吸波材料半块5-2为左右对称结构，两者的尾端通过所述吸波材料连接块5-3连接到一起，左第一吸波材料半块5-1、右第一吸波材料半块5-2之间形成插槽5-4结构；如图9所示，所述上脊6和下脊7的尾端分别插入到所述插槽5-4内，所述左第一吸波材料半块5-1和右第一吸波材料半块5-2靠近内侧的面形成有深度逐渐缩小的半凹槽。
进一步的，如图9所示，所述介质棒8包括位于端部的半球部8-1以及与半球部8-1的平面连接的圆柱部8-2，所述圆柱部8-2的直径从端部向尾部逐渐减小，所述圆柱部8-2上形成有两个相对的卡槽8-3，部分所述上脊6和部分所述下脊7分别插入到所述介质棒8的卡槽8-3内。所述介质棒8中一端的半球部8-1能够让场匹配更好，另一端是平的，可以做成别的形状，比如还是圆锥型, 两头都削尖过渡，像纺锤，匹配会更好。
所述第一吸波材料块5的具体结构还至少有以下两种，第一种，如图14所示，所述第一吸波材料块5不与所述腔体11接触的表面形成有若干个小圆锥状凸起19；第二种，如图15所示，所述第一吸波材料块5的表面形成有若干个小通孔20。

Claims (10)

1.一种利用吸波材料和介质的超宽带天线，其特征在于：包括上固定板（1）和下固定板（2），所述上固定板（1）与下固定板（2）之间分别固定有左侧板（3）和右侧板（4），所述上固定板（1）、下固定板（2）、左侧板（3）和右侧板（4）固定在一起后形成左端开口小，右端开口大的筒状结构，所述筒状结构的左端开口处固定有腔体（11），所述腔体（11）内固定有第一吸波材料块（5），所述筒状结构内设置有上脊（6）和下脊（7），且所述上脊（6）与所述上固定板（1）贴合固定连接，所述下脊（7）与所述下固定板（2）贴合固定连接，所述上脊（6）以及下脊（7）的尾端插入到所述第一吸波材料块（5）内，所述上脊（6）与所述下脊（7）相对设置且两者之间设置有介质棒（8），所述上脊（6）两侧的上固定板（1）上以及所述下脊（7）两侧的下固定板（2）上分别形成有第二吸波材料块（9）。
2.如权利要求1所述的利用吸波材料和介质的超宽带天线，其特征在于：所述左侧板（3）和右侧板（4）上形成有若干开口，使得所述筒状结构的左右侧壁为开放式结构。
3.如权利要求1所述的利用吸波材料和介质的超宽带天线，其特征在于：所述腔体的尾端开口通过盖板（10）进行封闭。
4.如权利要求1所述的利用吸波材料和介质的超宽带天线，其特征在于：所述腔体（11）的上侧板上固定有连接器固定座（12），连接器（13）通过连接器固定板（14）固定到所述固定座上。
5.如权利要求4所述的利用吸波材料和介质的超宽带天线，其特征在于：所述上脊（6）靠近第一吸波材料块（5）的尾端形成有贯穿其上下的第一中心孔（15），所述下脊（7）靠近第一吸波材料块（5）的尾端形成有贯穿其上下的第二中心孔（16），第一中心孔（15）与第二中心孔（16）相对设置，中心柱（17）的上端与连接器（13）电连接，所述中心柱（17）的下端穿过第一中心孔（15）后进入到所述第二中心孔（16），且所述中心柱（17）的下端插入到所述第二中心孔（16）的底部，所述中心柱（17）的中部与所述第二中心孔（16）的上端卡接。
6.如权利要求5所述的利用吸波材料和介质的超宽带天线，其特征在于：所述第一中心孔（15）的内径大于所述中心柱（17）的直径，所述第二中心孔（16）的内径与所述中心柱（17）的直径相同。
7.如权利要求5所述的利用吸波材料和介质的超宽带天线，其特征在于：所述中心柱（17）的中部形成有向外延伸的凸起（18），所述凸起（18）的外径大于所述第二中心孔（16）的内径，小于所述第一中心孔（15）的内径，使得所述凸起（18）能够卡到所述第二中心孔（16）的上端开口处。
8.如权利要求1所述的利用吸波材料和介质的超宽带天线，其特征在于：所述第一吸波材料块（5）包括左第一吸波材料半块（5-1）、右第一吸波材料半块（5-2）和吸波材料连接块（5-3），左第一吸波材料半块（5-1）与右第一吸波材料半块（5-2）为左右对称结构，两者的尾端通过所述吸波材料连接块（5-3）连接到一起，左第一吸波材料半块（5-1）、右第一吸波材料半块（5-2）之间形成插槽（5-4）结构，所述上脊（6）和下脊（7）的尾端分别插入到所述插槽（5-4）内，所述左第一吸波材料半块（5-1）和右第一吸波材料半块（5-2）靠近内侧的面形成有深度逐渐缩小的半凹槽。
9.如权利要求1所述的利用吸波材料和介质的超宽带天线，其特征在于：所述介质棒（8）包括位于端部的半球部（8-1）以及与半球部（8-1）的平面连接的圆柱部（8-2），所述圆柱部（8-2）的直径从端部向尾部逐渐减小，所述圆柱部（8-2）上形成有两个相对的卡槽（8-3），部分所述上脊（6）和部分所述下脊（7）分别插入到所述介质棒（8）的卡槽（8-3）内。
10.如权利要求1所述的利用吸波材料和介质的超宽带天线，其特征在于：所述第一吸波材料块（5）不与所述腔体（11）接触的表面形成有若干个小圆锥状凸起（19）；或所述第一吸波材料块（5）的表面形成有若干个小通孔（20）。
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