CN114678681B - 一种宽带大功率反射振子及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽带大功率反射振子及实现方法，属于电磁场与微波技术领域，包括辐射振子、反射器、插座、激励短路块和内嵌式阻抗调和段，以及在辐射振子两臂间设置有介质加载块；电磁信号从插座输入，通过内嵌式阻抗调和段后，由激励短路块的短路作用在设有介质加载块的辐射振子上激励起高频振荡电流，辐射振子向外辐射电磁波；其中一部分电磁波直接向外部空间辐射，另一部分电磁波先激励起射频电流，再向外部空间辐射电磁波，两部分电磁波在外部空间矢量叠加，形成定向辐射。本发明满足小型电子设备对宽带宽波束天线的小型化要求；提升功率容量；在3：1带宽内避免幅度方向图出现波束严重畸变；满足高温、高强度振动等恶劣环境的使用需求。

Description

一种宽带大功率反射振子及实现方法
技术领域
本发明涉及电磁场与微波技术领域，更为具体的，涉及一种宽带大功率反射振子及实现方法。
背景技术
反射型宽带振子主要有反射型开放式套筒振子和反射型蝴蝶结振子两类。反射型开放套筒振子的带宽一般在2：1左右，最大缺点是无法适应高强度振动环境。反射型蝴蝶结振子的带宽一般在2：1以上，最大缺点是交叉极化重，抗强振能力弱。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种宽带大功率反射振子及实现方法，满足小型电子设备对宽带宽波束天线的小型化要求；提升功率容量；在3：1带宽内避免幅度方向图出现波束严重畸变；满足高温、高强度振动等恶劣环境的使用需求。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
一种宽带大功率反射振子，包括辐射振子、反射器、插座、激励短路块和内嵌式阻抗调和段，以及在辐射振子两臂间设置有介质加载块；
电磁信号从插座输入，通过内嵌式阻抗调和段后，由激励短路块的短路作用在设有介质加载块的辐射振子上激励起高频振荡电流，辐射振子向外辐射电磁波；其中一部分电磁波直接向外部空间辐射，另一部分电磁波先激励起射频电流，再向外部空间辐射电磁波，两部分电磁波在外部空间矢量叠加，形成定向辐射。
进一步地，包括平衡器，平衡器的作用是抑制射频电流，保证辐射振子两臂上的射频电流等幅反相。
进一步地，所述辐射振子、反射器和平衡器采用一体化结构，整体构成一个零件。
进一步地，包括介质支撑块，所述介质支撑块与介质加载块连接。
进一步地，包括分布式电容耦合缝，所述分布式电容耦合缝设在在辐射振子末端和反射器末端之间。
进一步地，所述辐射振子的末端与反射器的末端之间的耦合缝间距控制在0.01～0.05个低频端波长。
进一步地，所述辐射振子的长度控制在0.3～0.35个低频端波长。
进一步地，所述介质加载块和介质支撑块的材料均选用耐温300℃以上且损耗正切在0.01以下的介质材料。
进一步地，所述介质材料包括增强型硅基磷酸盐。
一种如上任一所述宽带大功率反射振子的实现方法，包括步骤：
通过对辐射振子长度及与反射器间距的控制使方向图带宽展宽到3：1以上。
本发明的有益效果包括：
本发明实施例中，通过辐射振子长度及与反射器间距的控制能够使方向图带宽展宽到3：1以上。
本发明实施例中，去除传统双板线平衡器短路调节片，增加内嵌式阻抗调和段，并在辐射振子两臂间增加介质加载块，采用介质加载片、耦合缝和阻抗调和段使辐射振子阻抗频率特性平缓，将驻波系数(优于3)带宽展宽到3：1以上。
本发明实施例中，辐射振子、反射器和双板线平衡器结构一体化以及介质加载片与介质支撑块的辅助固定作用使其能够适应高强度振动与冲击环境。
本发明实施例中，所有介质材料按照使用环境选用相应的耐高温低损耗介质材料(一般选取耐温300℃以上且损耗正切在0.01以下的介质材料)，能够适应相应的高温环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明振子的基本原理结构示意图；
图2为本发明振子的驻波系数；
图3为本发明振子的辐射方向图[F1]，实线：E面；点划线：H面；
图4为本发明振子的辐射方向图[F0]，实线：E面；H面；
图5为本发明振子的辐射方向图[F2]，实线：E面；H面；
图6为本发明振子的轴向增益；
图7为本发明振子的大功率输入时的场分布[F2，1000W]示意图；
图中，1-辐射振子，2-平衡器，3-反射器，4-内嵌式阻抗调和段，5-介质加载块，6-插座，7-激励短路块，8-介质支撑块，9-分布电容耦合缝。
具体实施方式
本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
下面根据附图1～图7，对本发明的技术构思、解决的技术问题、工作原理、工作过程和有益效果作进一步详细、充分地说明。
本发明旨在解决背景中问题，提供一种宽带大功率反射振子，主要工作原理为：电磁信号从插座输入，通过内嵌式阻抗调和段后，由激励短路块的短路作用在介质加载辐射振子上激励起高频振荡电流，辐射振子向外辐射电磁波。一部分电磁波直接向外部空间辐射，另一部分电磁波在反射振子上激励起射频电流，反射振子向外部空间辐射电磁波。两部分电磁波在外部空间矢量叠加，形成定向辐射。平衡器的作用是抑制射频电流，保证辐射振子两臂上的射频电流等幅反相。
采用本发明实现的3：1带宽实例，驻波系数带宽(驻波系数优于3.0)达到3：1以上。在3：1(F2：F1)工作带宽范围内，辐射方向图对称。典型性能见图2～图6所示。图7为高频端1000W输入的场分布情况。(F1：频率低端；F0：中心频率；F2：频率高端；介质材料：增强型硅基磷酸盐)。
实施例1
一种宽带大功率反射振子，包括辐射振子1、反射器3、插座6、激励短路块7和内嵌式阻抗调和段4，以及在辐射振子1两臂间设置有介质加载块5；
电磁信号从插座6输入，通过内嵌式阻抗调和段4后，由激励短路块7的短路作用在设有介质加载块5的辐射振子1上激励起高频振荡电流，辐射振子1向外辐射电磁波；其中一部分电磁波直接向外部空间辐射，另一部分电磁波先激励起射频电流，再向外部空间辐射电磁波，两部分电磁波在外部空间矢量叠加，形成定向辐射。
实施例2
在实施例1的基础上，包括平衡器2，平衡器2的作用是抑制射频电流，保证辐射振子1两臂上的射频电流等幅反相。
实施例3
在实施例1的基础上，所述辐射振子1、反射器3和平衡器2采用一体化结构，整体构成一个零件。
实施例4
在实施例1的基础上，包括介质支撑块8，所述介质支撑块8与介质加载块5连接。
实施例5
在实施例1的基础上，包括分布式电容耦合缝9，所述分布式电容耦合缝9设在在辐射振子1末端和反射器3末端之间。
实施例6
在实施例1的基础上，所述辐射振子1的末端与反射器3的末端之间的耦合缝间距控制在0.01～0.05个低频端波长。
实施例7
在实施例1的基础上，所述辐射振子1的长度控制在0.3～0.35个低频端波长。
实施例8
在实施例1的基础上，所述介质加载块5和介质支撑块8的材料均选用耐温300℃以上且损耗正切在0.01以下的介质材料。\
实施例9
在实施例1的基础上，所述介质材料包括增强型硅基磷酸盐。
实施例10
一种如实施例1～9中任一所述宽带大功率反射振子的实现方法，包括步骤：
通过对辐射振子1长度及与反射器3间距的控制使方向图带宽展宽到3：1以上。
在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的组成，结构或部件，均在本发明的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内。
除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”均是广义含义，本领域技术人员应作广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是活动连接，或整体地连接，或局部地连接，可以是机械连接，也可以是电性连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，还可以是两个元件内部的连通等，对于本领域的技术人员来说，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，即，文字语言的表达与实际技术的实施可以灵活对应，本发明的说明书的文字语言(包括附图)的表达不构成对权利要求的任何单一的限制性解释。
本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。在以上描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的技术，例如具体的细节和其他的技术条件等。

Claims (8)

1.一种宽带大功率反射振子，其特征在于，包括辐射振子（1）、反射器（3）、插座（6）、激励短路块（7）和内嵌式阻抗调和段（4），以及在辐射振子（1）两臂间设置有介质加载块（5）；
电磁信号从插座（6）输入，通过内嵌式阻抗调和段（4）后，由激励短路块（7）的短路作用在设有介质加载块（5）的辐射振子（1）上激励起高频振荡电流，辐射振子（1）向外辐射电磁波；其中一部分电磁波直接向外部空间辐射，另一部分电磁波先激励起射频电流，再向外部空间辐射电磁波，两部分电磁波在外部空间矢量叠加，形成定向辐射；包括平衡器（2），平衡器（2）的作用是抑制射频电流，保证辐射振子（1）两臂上的射频电流等幅反相；包括分布式电容耦合缝（9），所述分布式电容耦合缝（9）设在辐射振子（1）末端和反射器（3）末端之间。
2.根据权利要求1所述的宽带大功率反射振子，其特征在于，所述辐射振子（1）、反射器（3）和平衡器（2）采用一体化结构，整体构成一个零件。
3.根据权利要求1所述的宽带大功率反射振子，其特征在于，包括介质支撑块（8），所述介质支撑块（8）与介质加载块（5）连接。
4.根据权利要求1所述的宽带大功率反射振子，其特征在于，所述辐射振子（1）的末端与反射器（3）的末端之间的耦合缝间距控制在0.01～0.05个低频端波长。
5.根据权利要求1所述的宽带大功率反射振子，其特征在于，所述辐射振子（1）的长度控制在0.3～0.35个低频端波长。
6.根据权利要求1所述的宽带大功率反射振子，其特征在于，所述介质加载块（5）和介质支撑块（8）的材料均选用耐温300℃以上且损耗正切在0.01以下的介质材料。
7.根据权利要求6所述的宽带大功率反射振子，其特征在于，所述介质材料包括增强型硅基磷酸盐。
8.一种如权利要求1~7中任一所述宽带大功率反射振子的实现方法，其特征在于，包括步骤：
通过对辐射振子（1）长度及与反射器（3）间距的控制使方向图带宽展宽到3：1以上。
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