CN116130945A - 一种双极化端射天线 - Google Patents

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张浩斌
杜建春
高健
陈曦
刘颖
刘杰
刘镜波
李燕平
张义萍
范保华
贾朝文
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    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction

Abstract

本发明公开了一种双极化端射天线，包括介质体、第一辐射体以及第二辐射体，所述第一辐射体呈喇叭结构，其喇叭小端设置有第一馈电网络，所述第二辐射体呈V形结构，其底部开设有凹槽，槽内设置有第二馈电网络，所述第一辐射体以及所述第二辐射体均设置在所述介质体上，所述第二辐射体能够包裹所述第一辐射体的喇叭小端，且所述第二辐射体与所述第一辐射体之间还具有连续的缝隙。本发明能够满足高速飞行器平台对端射天线装机性能以及双极化的要求。

Description

一种双极化端射天线
技术领域
本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种双极化端射天线。
背景技术
当代高速飞行器平台，为不影响其气动外形，需要其侧面安装的天线具有尺寸小、厚度薄以及端向辐射的特点，同时由于飞行器平台的作业环境较为恶劣，端射天线设置在飞行器平台后受环境影响较大，目前现有的端射天线难以满足告诉飞行器平台的要求。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种双极化端射天线，易于安装于多种飞行器平台上，不影响其气动外形，能够双极化端射，同时还能够解决端射天线装机性能较差的问题。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种双极化端射天线，包括：
介质体；
第一辐射体，所述第一辐射体呈喇叭结构，其喇叭小端设置有第一馈电网络；
第二辐射体，所述第二辐射体呈V形结构，其底部开设有凹槽，槽内设置有第二馈电网络；
其中，所述第一辐射体以及所述第二辐射体均设置在所述介质体上，所述第二辐射体能够包裹所述第一辐射体的喇叭小端，且所述第二辐射体与所述第一辐射体之间还具有连续的缝隙。
在一个实施方式中，所述第一辐射体的喇叭小端由两段对称且相交的第一圆弧结构构成，其喇叭大端为连接两段所述第一圆弧结构的第二圆弧结构。
在一个实施方式中，呈V形结构的所述第二辐射体具有与所述第一圆弧对应的曲率。
在一个实施方式中，所述第一辐射体的中心线与所述第二辐射体的中心线共线，且所述第一馈电网络以及所述第二馈电网络均设置在所述第一辐射体以及所述第二辐射体的中心线上。
在一个实施方式中，所述第一馈电网络通过探针接触馈电的方式设置在所述第一辐射体的喇叭小端上。
在一个实施方式中，所述第二馈电网络通过耦合馈电方式在所述第二辐射体的凹槽内馈电。
在一个实施方式中，所述第一辐射体以及所述第二辐射体均通过涂镀的方式印制在所述介质体上。
在一个实施方式中，所述介质体设置在载体的表面上，其两端均为渐变的弧形结构，其底部设置为平面或弧面，以使所述介质体与所述载体共形设置。
在一个实施方式中，所述介质体的厚度为
Figure BDA0003966633690000021
所述辐射体的长度大于或等于低频自由空间波长，所述辐射体的宽度大于或等于
Figure BDA0003966633690000022
其中εr为介质体的介电常数。
在一个实施方式中，所述介质体由介电常数为2～20，且损耗角正切值小于0.01的介质材料制成。
本发明的有益效果在于：
(1)备良好的装机性能，可与平面、圆锥或圆柱安装平台齐平安装，不影响飞行器气动外形；
(2)垂直极化和水平极化辐射体集成度高、尺寸小，具有良好的端向辐射特性。
(3)垂直极化和水平极化辐射体相位中心基本重合，有利于极化合成和阵列合成。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了本发明的一个实施例的结构示意图；
图2显示了本发明的一个实施例的介质体的结构示意图；
图3显示了本发明的天线设置在锥形载体上的结构示意图；
图4显示了本发明的天线设置在柱形载体上的结构示意图；
图5显示了本发明的天线设置在柱形载体上的侧面结构示意图；
图6显示了本发明的天线在不同频率下的垂直极化E面方向图；
图7显示了本发明的天线在不同频率下的垂直极化H面方向图；
图8显示了本发明的天线在不同频率下的水平极化E面方向图；
图9显示了本发明的天线在不同频率下的水平极化H面方向图；
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
附图标记：
100-锥形载体，200-柱形载体，101-介质体，102-第一辐射体，103-第二辐射体，104-第一馈电网络，105-第二馈电网络。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种双极化端射天线，如图1所示，包括：
介质体101；
第一辐射体102，第一辐射体102呈喇叭结构，其喇叭小端设置有第一馈电网络104；
第二辐射体103，第二辐射体103呈V形结构，其底部开设有凹槽，槽内设置有第二馈电网络105；
其中，第一辐射体102以及第二辐射体103均设置在介质体101上，第二辐射体103能够包裹第一辐射体102的喇叭小端，且第二辐射体103与第一辐射体102之间还具有连续的缝隙；
具体地，如图1所示，第二辐射体103的喇叭小端由两段对称且相交的第一圆弧结构构成，其喇叭大端为连接两段第一圆弧结构的第二圆弧结构；
进一步地，第一馈电网络104通过探针接触馈电的方式设置在第一辐射体102的喇叭小端上，第二馈电网络105贴合在第二辐射体103的凹槽内。
进一步地，第一馈电网络104和第二馈电网络105分别通过射频连接器与系统电缆相连；
需要说明的是，信号通过射频连接器馈入高频电流，其中：
第一馈电网络104通过探针接触馈电方式将高频电流馈入第一辐射体102，第一辐射体102将高频电流转化为垂直极化电磁波向空间辐射；
同时第二馈电网络105通过耦合馈电方式将高频电流馈入第二辐射体103，如图1所示，第二辐射体103呈V形结构，其包裹第一辐射体102，且第二辐射体103与第一辐射体102之间具有连续的缝隙，即第二辐射体103以此将高频电流转化为水平极化电磁波向空间辐射，即形成双极化端射天线。
在一个实施例中，如图1所示，第一辐射体102的喇叭小端由两段对称且相交的第一圆弧结构构成，其喇叭大端为连接两段第一圆弧结构的第二圆弧结构，呈V形结构的第二辐射体103具有与第一圆弧对应的曲率；
需要说明的是，第一辐射体102的喇叭小端可以由两段对称且相交的直线构成，而如图1所示，第一辐射体102的喇叭小端由两段对称且相交的第一圆弧结构构成，在此基础上，将第二辐射体103的两段设置成与第一圆弧对应的曲率，使得第二辐射体103具有一个弧形的发射端，提高端向辐射的稳定性；
进一步地，如图1所示，第一辐射体102的中心线与第二辐射体103的中心线共线，且第一馈电网络104以及第二馈电网络105均设置在第一辐射体102以及第二辐射体103的中心线上；
需要说明的是，第一辐射体102和第二辐射体103相位中心基本重合，有利于极化合成和阵列合成。
在一个实施例中，介质体101设置在载体的表面上，其两端均为渐变的弧形结构，其底部设置为平面或弧面，以使介质体101与载体共形设置；
具体地，如图2以及图3所示，介质体101为两端均呈渐变形的介质，其设置在如图3所示的锥形载体100上，介质体101的底面如图2所示，呈弧面结构；
如图2、图4以及图5所示，介质体101为两端均呈渐变形的介质，其设置在如图4和图5所示的锥形载体200上，介质体101的底面呈平面结构；
即根据载体的形状，可以设置介质体101的底面为弧形或平面结构，使得其能够与平面、圆锥以及圆柱结构的安装平台齐平设置，进而不影响飞行器的气动外形。
在一个实施例中，第一辐射体102以及第二辐射体103均通过涂镀的方式印制在介质体101上，且第一辐射体102以及第二辐射体103与介质体101的表面贴合并具有相同的曲率。
在一个实施例中，介质体101的厚度为
Figure BDA0003966633690000061
辐射体的长度大于或等于低频自由空间波长，辐射体的宽度大于或等于
Figure BDA0003966633690000062
其中εr为介质体的介电常数；
需要说明的是，为了使得天线的垂直极化和水平极化辐射体集成度更高，以及减小天线整体的尺寸，同时得该天线能够具有良好的端向辐射特性，控制介质体的厚度，以及辐射体的长度和宽度，使其满足发射要求的同时，尺寸更小，集成度更高，便于设置在高速飞行器平台上。
进一步地，发明人通过对天线的介质体101、第一辐射体102以及第二辐射体103的尺寸以及结构同时进行设计，使得该天线能够与多种形状结构的载体平台平齐设置，进而不影响飞行器的气动外形，同时第二辐射体103与第一辐射体102之间的位置布局设计，满足飞行器的双极化要求，同时该天线不仅尺寸较小，其垂直极化和水平极化辐射体集成度更高，便于设置在高速飞行器平台上。
在一个实施例中，介质体由介电常数为2～20，且损耗角正切值小于0.01的介质材料制成；
优选地，介质材料的介电常数为3～8。
如图6和图7所示，显示了本发明的天线在不同频率下的垂直极化E面和H面方向图；
如图8和图9所示，显示了本发明的天线在不同频率下的水平极化E面和H面方向图；
根据图6至图9显示的内容可知，本天线在全频段均具有良好的端射特性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种双极化端射天线，其特征在于，包括：
介质体；
第一辐射体，所述第一辐射体呈喇叭结构，其喇叭小端设置有第一馈电网络；
第二辐射体，所述第二辐射体呈V形结构，其底部开设有凹槽，槽内设置有第二馈电网络；
其中，所述第一辐射体以及所述第二辐射体均设置在所述介质体上，所述第二辐射体能够包裹所述第一辐射体的喇叭小端，且所述第二辐射体与所述第一辐射体之间还具有连续的缝隙。
2.根据权利要求1所述的一种双极化端射天线，其特征在于，所述第一辐射体的喇叭小端由两段对称且相交的第一圆弧结构构成，其喇叭大端为连接两段所述第一圆弧结构的第二圆弧结构。
3.根据权利要求2所述的一种双极化端射天线，其特征在于，呈V形结构的所述第二辐射体具有与所述第一圆弧对应的曲率。
4.根据权利要求1所述的一种双极化端射天线，其特征在于，所述第一辐射体的中心线与所述第二辐射体的中心线共线，且所述第一馈电网络以及所述第二馈电网络均设置在所述第一辐射体以及所述第二辐射体的中心线上。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种双极化端射天线，其特征在于，所述第一馈电网络通过探针接触馈电的方式设置在所述第一辐射体的喇叭小端上。
6.根据权利要求1至4任一项所述的一种双极化端射天线，其特征在于，所述第二馈电网络通过耦合馈电方式在所述第二辐射体的凹槽内馈电。
7.根据权利要求1至4任一项所述的一种双极化端射天线，其特征在于，所述第一辐射体以及所述第二辐射体均通过涂镀的方式印制在所述介质体上。
8.根据权利要求1至4任一项所述的一种双极化端射天线，其特征在于，所述介质体设置在载体的表面上，其两端均为渐变的弧形结构，其底部设置为平面或弧面，以使所述介质体与所述载体共形设置。
9.根据权利要求1至4任一项所述的一种双极化端射天线，其特征在于，所述介质体的厚度为
Figure FDA0003966633680000021
所述辐射体的长度大于或等于低频自由空间波长，所述辐射体的宽度大于或等于
Figure FDA0003966633680000022
其中εr为介质体的介电常数。
10.根据权利要求1至4任一项所述的一种双极化端射天线，其特征在于，所述介质体由介电常数为2～20，且损耗角正切值小于0.01的介质材料制成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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