CN115732913A - 一种端射天线 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种端射天线，包括天线板，天线板的顶端设置有至少两个子天线，天线板的底端设置有馈电网络层，天线板中设置有至少两个馈电柱，馈电柱与子天线一一对应，馈电柱贯穿于天线板且连接子天线和馈电网络层。馈电网络层将高频电流通过馈电柱传输至对应的子天线，为子天线匹配所需的幅度和相位，最终端射天线将高频电流转化为电磁波，在空间内形成方向性强的端向辐射，使得端射天线具有良好的端射特性。

Description

一种端射天线

技术领域

本申请涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种端射天线。

背景技术

高速飞行器由于飞行速度快，高空高速突防能力强而成为世界军事强国研究的热点。飞行器主要采用气动外形来进行高速飞行，为了在不影响气动外形的同时还能进行通信，从而对飞行器侧面安装的端射天线提出了更高的要求，需要其具备尺寸小、厚度薄、具备端向辐射的特性。

然而尺寸小、厚度薄的端射天线的波束宽度较宽、方向图前后比较差，而且方向性也不明显，将该端射天线布置于安装平台后也容易受到周围的电磁环境影响，这就给端射天线的设计带来了很大的困难。

因此，如何满足高速飞行器对端射天线的安装性和端向辐射的方向性的要求成为本领域人员不得不考虑的问题。

发明内容

本申请的目的在于，为了克服现有的技术缺陷，提供了一种端射天线，能够解决现有技术下的端射天线不易安装、端向辐射方向性不强并且前后比差的问题。

本申请目的通过下述技术方案来实现：

第一方面，本申请提出了一种端射天线，包括：

天线板，所述天线板的顶端设置有至少两个子天线，所述天线板的底端设置有馈电网络层，所述天线板中设置有至少两个馈电柱；

所述馈电柱与所述子天线一一对应，所述馈电柱贯穿于所述天线板，且连接所述子天线和所述馈电网络层。

可选的，所述端射天线还包括射频连接器，所述射频连接器与所述馈电网络层电连接，所述射频连接器用于为所述馈电网络层提供高频电流。

可选的，所述端射天线嵌入安装平台，所述天线板顶端被配置为接合并共形于所述安装平台的轮廓。

可选的，所述子天线沿辐射方向布置，且所述子天线之间的间距小于或等于0.5倍自由空间波长。

可选的，所述天线板的介质为低损耗介质材料。

可选的，所述天线板的高度为

其中λ_low为低频端自由空间波长，ε_r为介电常数。

可选的，所述子天线采用微带天线。

上述本申请主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本申请可采用并要求保护的方案；且本申请，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本申请方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本申请所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本申请公开了一种端射天线，包括天线板，天线板的顶端设置有至少两个子天线，天线板的底端设置有馈电网络层，天线板中设置有至少两个馈电柱，馈电柱与子天线一一对应，馈电柱贯穿于天线板且连接子天线和馈电网络层。馈电网络层将高频电流通过馈电柱传输至对应的子天线，为子天线匹配所需的幅度和相位，最终端射天线将高频电流转化为电磁波，在空间内形成方向性强的端向辐射，使得端射天线具有良好的端射特性。

附图说明

图1示出了本申请实施例提供的一种端射天线的内部结构示意图。

图2示出了本申请实施例提供的一种端射天线的俯视图。

图3示出了本申请实施例提供的端射天线设置于安装平台的一种示意图。

图4示出了本申请实施例提供的端射天线设置于安装平台的另一种示意图。

图5示出了本申请实施例提供的端射天线在不同频率下E面的增益方向图。

图6示出了本申请实施例提供的端射天线在不同频率下H面的增益方向图。

图标：101-天线板；102-子天线；103-馈电网络层；104-馈电柱；105-射频连接器。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在现有技术中，采用印制槽线天线安装于圆柱体表面的端射天线，由于天线突出平台的存在，并不利于安装，采用对数单极子阵的端射天线的整体突出外形，而且也不满足厚度薄的要求，而采用渐变介质块作为辐射体的端射天线虽然能够满足厚度薄的要求，但是天线的长度较长，并且低频端射方向图前后比很差。因此，现有技术中并不能同时满足高速飞行器中的端射天线安装性好和端向辐射方向性强的要求。

本申请提供了一种端射天线，用于解决上述问题，接下来对端射天线进行详细的说明。

请参照图1，图1示出了本申请实施例提供的一种端射天线的内部结构示意图，如图1所示，端射天线包括天线板101、子天线102、馈电网络层103以及馈电柱104，子天线102设置于天线板101的顶端，馈电网络层103设置于天线板101的底端，与天线板101的连接方式可以为粘连，而馈电柱104则设置于天线板101的内部，从天线板101内部贯穿，作为子天线102和馈电网络层103的连接件，其中馈电网络层103为多端口的平衡馈电网络，并且具有厚度薄且易与集成的特点。

此外馈电网络层103还能够根据子天线102之间的互耦、安装平台的影响以及辐射方向等因素对其进行优化设计，能够提供端口之间精确稳定的相位差。

子天线102的数量为至少两个，并且都采用微带天线。由于馈电柱104需要连接子天线102，馈电柱104也与子天线102一一对应，因此馈电柱104的数量与子天线102的数量相同。在本申请实施例中，图1采用了两个子天线102和两个馈电柱104进行描述，值得说明的是，子天线102和馈电柱104的数量也能够根据实际需求而选取其他的数量，例如可以为采用3个或4个子天线和馈电柱104，本申请实施例对此不作限定。

此外图1中的端射天线选用两个子天线102，后面以此对端射天线进行说明，但并不限制本申请。

每个子天线102都能够独立工作，并且每个子天线102都具有工作频带宽、剖面特点低的特点，还可对子天线102的辐射性能中的端向辐射或者全向辐射进行选择，

可选的，子天线102沿辐射方向布置，且子天线102之间的间距小于或等于0.5倍自由空间波长。

由于具有多个子天线102，每个子天线102能够沿着天线的辐射方向延伸布置，且子天线102之间彼此平行且留有间距，子天线102之间的间距为小于或等于0.5倍自由空间波长。基于图1请参考图2，图2示出了本申请实施例提供的一种端射天线的俯视图，两个子天线102分布在天线板101的顶端，由于天线的辐射方向是指向天线板101的长度方向，于是两个子天线102沿着天线板101的长度方向布置，两个子天线102彼此平行且留有间隔，一个子天线102中心的距离到另一个子天线中心的距离为小于或等于0.5倍自由空间波长，值得说明的是每个子天线之间的间距可能相同，也可能不同，根据实际需求选择，但间距不能大于0.5倍自由空间波长。

此外，请再次参考图1，本申请实施例中的端射天线还包括射频连接器105，射频连接器105与馈电网络层103电连接，用于为馈电网络层103提供高频电流。

在射频连接器105为馈电网络层103馈入高频电流之后，馈电网络层103将高频电流通过馈电柱104发送至对应的子天线，对需要的幅度和相位进行设置，最终端射天线将高频电流转化为电磁波，在空间内形成端向辐射。

可选的，端射天线嵌入安装平台，天线板101顶端被配置为接合并共形于安装平台的轮廓。

端射天线与安装平台的连接方式可以为机械连接，如果要将端射天线安装于安装平台当中，由于每个安装平台不同，其外表面的也就不一样，为了保证端射天线能够与安装平台紧密贴合，不影响端射天线的工作，所以就需要将端射天线的天线板101顶端设置为接合并共形于安装平台的轮廓，请参照图3和图4，图3示出了本申请实施例提供的端射天线设置于安装平台的一种示意图，而图4示出了本申请实施例提供的端射天线设置于安装平台的另一种示意图。图3中的安装平台为平面，因此端射天线顶端也为平面，图4中的安装平台为弧面，因此端射天线顶端也被设置为弧面，此外该种情况下端射天线的底端也可设置为弧面。此外当安装平台为柱状或者锥状，端射天线顶端也能对应设置。

此外，天线板101采用低损耗介质作为材料。并且天线板101的损耗角正切值小于0.01，天线板101的介电常数为在2至20的范围之间。经过验证，天线板101的介电常数在3至8的范围之间端射天线的表现会更好。

可选的，天线板101的高度为

其中λ_low为低频端自由空间波长，ε_r为介电常数。此外，端射天线的长度应小于或等于0.5倍高频端自由空间波长，而宽度为

至

值得说明的是为了保证端射天线更宽的工作频带和更低的剖面，能够通过电阻末端加载、匹配电路加载、寄生电路片加载等方式来实现更好的阻抗匹配效果。

当端射天线在不同的频率下时，其E面和H面如图5和图6所示，图5示出了本申请实施例提供的端射天线在不同频率下E面的增益方向图，图6示出了本申请实施例提供的端射天线在不同频率下H面的增益方向图，可见其全频段都具有良好的端射特性。

与现有技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：

(1)、馈电网络层能够对子天线的空间进行相位叠加控制，解决小尺寸的端射天线的波束宽度过宽，受安装平台影响大、前后比差的技术问题。

(2)、由于采用低损耗介质材料，同时结合子天线与馈电网络层的集成设计，能够降低端射天线的厚度。

(3)、端射天线和馈电网络层能够根据安装平面的条件进行设置，能够更好的应用于各种飞行器。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种端射天线，其特征在于，包括：

天线板，所述天线板的顶端设置有至少两个子天线，所述天线板的底端设置有馈电网络层，所述天线板中设置有至少两个馈电柱；

所述馈电柱与所述子天线一一对应，所述馈电柱贯穿于所述天线板，且连接所述子天线和所述馈电网络层。

2.如权利要求1所述的端射天线，其特征在于，所述端射天线还包括射频连接器，所述射频连接器与所述馈电网络层电连接，所述射频连接器用于为所述馈电网络层提供高频电流。

3.如权利要求1所述的端射天线，其特征在于，所述端射天线嵌入安装平台，所述天线板顶端被配置为接合并共形于所述安装平台的轮廓。

4.如权利要求1所述的端射天线，其特征在于，所述子天线沿辐射方向布置，且所述子天线之间的间距小于或等于0.5倍自由空间波长。

5.如权利要求1所述的端射天线，其特征在于，所述天线板的介质为低损耗介质材料。

6.如权利要求1所述的端射天线，其特征在于，所述天线板的高度为

其中λ_low为低频端自由空间波长，ε_r为介电常数。

7.如权利要求1所述的端射天线，其特征在于，所述子天线采用微带天线。

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