CN113964474B - P波段可折叠天线单元和天线阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种P波段可折叠天线单元和天线阵列，涉及天线技术领域，包括旋转杆，板线、天线振子；所述旋转杆的两端分别通过旋转锁定装置安装在天线骨架上，所述旋转杆能够沿自身中轴线旋转；所述板线固定连接在所述旋转杆上，所述板线的长度方向垂直于旋转杆的长度方向；所述天线振子固定连接在所述板线上，所述天线振子的长度方向平行于所述旋转杆的长度方向。本发明的优点在于：结构简单，运输和使用可适时切换。

Description

P波段可折叠天线单元和天线阵列
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种P波段可折叠天线单元和天线阵列。
背景技术
由于P波段波长长，在大气中传播信号衰减小，发射功率高等优点，P波段天线作为信号发射和接收的装置而得到了广泛应用和研究。但P波段振子天线高度约四分之一波长，一般至少在数十毫米到数百毫米之间，在用于组成大规模阵列时，由于其较高的剖面高度非常不便于运输，影响其机动性。
公布号为CN102800919A的专利文献公开了一种P波段大功率宽带振子天线，包括天线振子、立板、馈电座和底座，馈电座垂直设于底座下侧面，由立板形成的套筒垂直设于底座的上侧面，两个振子对称地安装在两立板形成的套筒的上端两侧；振子长度为150mm，总高度为150mm。该天线的剖面高度较高，不便于运输。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种方便运输的P波段可折叠天线单元和天线阵列。
本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：P波段可折叠天线单元，包括旋转杆(1)，板线(2)、天线振子(3)；所述旋转杆(1)的两端分别通过旋转锁定装置安装在天线骨架上，所述旋转杆(1)能够沿自身中轴线旋转；所述板线(2)固定连接在所述旋转杆(1)上，所述板线(2)的长度方向垂直于所述旋转杆(1)的长度方向；所述天线振子(3)固定连接在所述板线(2)上，所述天线振子(3)的长度方向平行于所述旋转杆(1)的长度方向。
旋转杆通过旋转锁定装置可以绕自身中心轴旋转，由于天线振子安装在旋转杆上，将旋转杆朝一侧旋转90度，可以使天线振子处于倒下状态，与旋转杆的高度一致，方便运输；使用时将旋转杆反向旋转90度，可以使天线振子处于站立状态，正常工作；本发明结构简单，运输和使用可适时切换，不需要重复安装天线振子，可大规模组阵。
作为优化的技术方案，所述P波段可折叠天线单元还包括寄生辐射杆(4)，两个寄生辐射杆(4)分别固定连接在所述旋转杆(1)的两端，所述寄生辐射杆(4)的长度方向平行于所述板线(2)的长度方向。
作为优化的技术方案，所述P波段可折叠天线单元还包括反射网(6)、接地线(7)，所述反射网(6)位于所述旋转杆(1)的下方，所述板线(2)和两个寄生辐射杆(4)分别通过所述接地线(7)连接所述反射网(6)。
作为优化的技术方案，所述反射网(6)包括多个间隔排列的金属条带，各金属条带的长度方向平行于所述旋转杆(1)的长度方向。
作为优化的技术方案，所述板线(2)包括外导体(21)、内导体(22)，两个外导体(21)相对设置，所述内导体(22)位于两个外导体(21)之间，所述天线振子(3)的两个振子臂分别固定连接在两个外导体(21)上。
作为优化的技术方案，所述P波段可折叠天线单元还包括同轴馈电口(5)，所述同轴馈电口(5)安装在所述板线(2)的一侧，其同轴外导体与所述外导体(21)连接，其同轴内导体与所述内导体(22)连接，馈电线缆与所述同轴馈电口(5)连接。
作为优化的技术方案，所述P波段可折叠天线单元还包括支撑块(8)，两个支撑块(8)分别安装在所述板线(2)的中部和底部；所述支撑块(8)的两侧分别与两个外导体(21)固定连接，中部与所述内导体(22)固定连接。
作为优化的技术方案，所述P波段可折叠天线单元还包括固定块(9)，所述固定块(9)安装在所述板线(2)的顶部并封闭住两个外导体(22)之间的巴伦缝隙。
天线阵列，包括多个所述P波段可折叠天线单元，各P波段可折叠天线单元排成矩形阵列，所述天线振子(3)的长度方向沿矩形阵列的行方向。
作为优化的技术方案，矩形阵列中沿行方向的相邻两个和沿列方向的相邻两个P波段可折叠天线单元之间的间距均大于或等于所述P波段可折叠天线单元的高度的两倍。
本发明的优点在于：
1、本发明结构简单，运输和使用可适时切换，不需要重复安装天线振子，可大规模组阵。
2、组成阵列的所有天线单元向一侧旋转90度时不会相互干涉。
附图说明
图1是本发明实施例P波段可折叠天线单元的轴测示意图。
图2是本发明实施例P波段可折叠天线单元的主视示意图。
图3是本发明实施例P波段可折叠天线单元的左视示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作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。
如图1至图3所示，P波段可折叠天线单元，包括旋转杆1，板线2、天线振子3、寄生辐射杆4、同轴馈电口5、反射网6、接地线7、支撑块8、固定块9。
旋转杆1为金属材质的圆柱体，直径R1＝0.045λ，λ为波长；旋转杆1的两端分别通过旋转锁定装置安装在天线骨架(图未示)上，旋转杆1能够沿自身中轴线旋转。
板线2为金属材质，固定连接在旋转杆1的中间位置，板线2的长度方向垂直于旋转杆1的长度方向；板线2包括外导体21、内导体22，两个外导体21相对设置，内导体22位于两个外导体21之间；金属板线作为振子天线的馈电巴伦，为行业人员熟知。
天线振子3的两个振子臂分别固定连接在板线2的两个外导体21上，天线振子3的长度方向平行于旋转杆1的长度方向；天线振子3的两个振子臂为圆柱体，天线振子3的总长度L1＝0.393λ，直径R2＝0.036λ，天线振子3的顶部距离旋转杆1的高度H1＝0.243λ。
两个寄生辐射杆4分别固定连接在旋转杆1的两端，寄生辐射杆4的长度方向平行于板线2的长度方向；寄生辐射杆4为圆柱体，直径R3＝0.024λ，高度H2＝0.173λ。
同轴馈电口5安装在板线2的一侧，其同轴外导体与外导体21连接，其同轴内导体与内导体22连接，馈电线缆(图未示)从反射网6的下方穿过反射网6与同轴馈电口5连接；同轴馈电口5的特性阻抗为50Ω，同轴馈电口5的底部距离旋转杆1的高度H3＝0.0615λ。
反射网6位于旋转杆1的下方，旋转杆1的底部距离反射网的高度H4＝0.0225λ；反射网6包括多个间隔排列的金属条带，各金属条带的长度方向平行于旋转杆1的长度方向；所述金属条带为长方体，横截面尺寸为2mm*3mm，相邻两个金属条带的间距d1＝0.0345λ。
板线2和两个寄生辐射杆4分别通过金属的接地线7连接反射网6的金属条带，各接地线7的长度为0.105λ。
支撑块8为聚四氟乙烯材质，两个支撑块8分别安装在板线2的中部和底部；支撑块8的两侧分别与两个外导体21固定连接，中部与内导体22固定连接，用于支撑内导体22。
固定块9为1mm厚的环氧玻璃布层压板，安装在板线2的顶部并封闭住两个外导体22之间的巴伦缝隙。
天线阵列，包括多个所述P波段可折叠天线单元，各P波段可折叠天线单元排成矩形阵列，天线振子3的长度方向沿矩形阵列的行方向；矩形阵列中沿行方向的相邻两个和沿列方向的相邻两个P波段可折叠天线单元之间的间距均大于或等于所述P波段可折叠天线单元的高度的两倍，本实施例限定沿行方向的相邻两个P波段可折叠天线单元的间距为0.495λ，沿列方向的相邻两个P波段可折叠天线单元的间距为0.51λ。
本发明P波段可折叠天线单元和天线阵列的工作原理为：
旋转杆1通过旋转锁定装置可以绕自身中心轴旋转，由于天线振子3和寄生辐射杆4都安装在旋转杆1上，馈电线缆和接地线7质地柔软可弯折，将旋转杆1朝接地线7所在的一侧旋转90度，可以使天线振子3和寄生辐射杆4处于同时倒下状态，平躺在反射网6的上方与旋转杆1的高度一致，方便运输；使用时将旋转杆1反向旋转90度，可以使天线振子3和寄生辐射杆4处于同时站立状态，与反射网6垂直放置，正常工作。
所述P波段可折叠天线单元的高度约四分之一波长，其沿天线振子3长度方向的尺寸约二分之一波长，可作为相控阵天线单元大规模组阵。
根据天线的工作频段和扫描范围可确定各P波段可折叠天线单元的间距，以确保不出现栅瓣；由于P波段可折叠天线单元的高度约四分之一波长，沿列方向的相邻两个P波段可折叠天线单元的间距约二分之一波长，即沿列方向的相邻两个P波段可折叠天线单元之间的间距约等于所述P波段可折叠天线单元的高度的两倍，组成阵列的所有天线单元向一侧旋转90度时不会相互干涉。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种P波段可折叠天线单元，其特征在于：包括旋转杆(1)，板线(2)、天线振子(3)、寄生辐射杆(4)、反射网(6)、接地线(7)；所述旋转杆(1)的两端分别通过旋转锁定装置安装在天线骨架上，所述旋转杆(1)能够沿自身中轴线旋转；所述板线(2)固定连接在所述旋转杆(1)上，所述板线(2)的长度方向垂直于所述旋转杆(1)的长度方向；所述天线振子(3)固定连接在所述板线(2)上，所述天线振子(3)的长度方向平行于所述旋转杆(1)的长度方向；两个寄生辐射杆(4)分别固定连接在所述旋转杆(1)的两端，所述寄生辐射杆(4)的长度方向平行于所述板线(2)的长度方向；所述反射网(6)位于所述旋转杆(1)的下方，所述板线(2)和两个寄生辐射杆(4)分别通过所述接地线(7)连接所述反射网(6)。
2.如权利要求1所述的P波段可折叠天线单元，其特征在于：所述反射网(6)包括多个间隔排列的金属条带，各金属条带的长度方向平行于所述旋转杆(1)的长度方向。
3.如权利要求1所述的P波段可折叠天线单元，其特征在于：所述板线(2)包括外导体(21)、内导体(22)，两个外导体(21)相对设置，所述内导体(22)位于两个外导体(21)之间，所述天线振子(3)的两个振子臂分别固定连接在两个外导体(21)上。
4.如权利要求3所述的P波段可折叠天线单元，其特征在于：所述P波段可折叠天线单元还包括同轴馈电口(5)，所述同轴馈电口(5)安装在所述板线(2)的一侧，其同轴外导体与所述外导体(21)连接，其同轴内导体与所述内导体(22)连接，馈电线缆与所述同轴馈电口(5)连接。
5.如权利要求3所述的P波段可折叠天线单元，其特征在于：所述P波段可折叠天线单元还包括支撑块(8)，两个支撑块(8)分别安装在所述板线(2)的中部和底部；所述支撑块(8)的两侧分别与两个外导体(21)固定连接，中部与所述内导体(22)固定连接。
6.如权利要求3所述的P波段可折叠天线单元，其特征在于：所述P波段可折叠天线单元还包括固定块(9)，所述固定块(9)安装在所述板线(2)的顶部并封闭住两个外导体(21)之间的巴伦缝隙。
7.一种天线阵列，其特征在于：包括多个如权利要求1-6任一项所述的P波段可折叠天线单元，各P波段可折叠天线单元排成矩形阵列，所述天线振子(3)的长度方向沿矩形阵列的行方向。
8.如权利要求7所述的天线阵列，其特征在于：矩形阵列中沿行方向的相邻两个和沿列方向的相邻两个P波段可折叠天线单元之间的间距均大于或等于所述P波段可折叠天线单元的高度的两倍。
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