CN203826560U - 一种具有开放边界的超宽带双极化喇叭天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有开放边界的超宽带双极化喇叭天线；在超宽带无线通信系统中，本实用新型实现了与具有相同指标性能收发天线的小型化问题；本天线能更好的与空间自阻抗377欧姆阻抗进行良好匹配，降低天线的回波损耗，从而实现天线较宽的阻抗带宽；通过仿真可以发现，相比于同样尺寸角锥喇叭天线或者圆锥喇叭天线，本天线能够实现更加令人满意的9∶1的比带宽；本天线的工作带宽为2GHz～18GHz，可用于超宽带通信系统中作为发射或接收电磁波的元件。

Description

一种具有开放边界的超宽带双极化喇叭天线

技术领域

本实用新型涉及一种超宽带天线，具体涉及一种具有开放边界的超宽带双极化喇叭天线。

背景技术

目前，宽带技术是无线通信领域的一个重要发展方向，已经成为了国内外通信界近年来的热点问题和研究方向之一。宽带技术之所以得到广泛的关注，主要是因为其高的传输速率，低损耗和大的信息容量等优点。宽带技术的发展也使得宽带天线的设计变得越来越重要，至今已有多种形式的宽带天线被提出，并且很多已用于实际工程当中。

如今，超宽带天线以它优越的宽带特性，已在卫星通信、卫星导航、指挥控制系统、多普勒及其它雷达等领域得到了广泛的应用。但传统的角锥喇叭天线或者圆锥喇叭天线，其阻抗特性与天线的尺寸有关，一方面为了实现低频特性的改善，往往需要增加天线的尺寸；而实现高频特性的改善，则需要减小天线的尺寸。同时传统喇叭天线的工作频率往往受到喇叭边界的限制，从而不能有效地实现天线的超宽带。因此，要获得具有较宽工作带宽的小尺寸喇叭天线是较为困难的。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：为解决以上问题提供一种具有较宽工作带宽的小尺寸的具有开放边界的超宽带双极化喇叭天线。

本实用新型所采用的的技术方案是这样的：

一种具有开放边界的超宽带双极化喇叭天线，包括开放边界的脊片，槽缝结构，阶梯金属块，楔形金属块，圆波导以及馈电同轴线，所述脊片包括三部分：椭圆形状的弧线，圆弧线，指数渐变曲线，这三段曲线相互连接共同构成脊结构的整体形状，该脊片有两对四个，呈十字交叉状，固定于底部圆波导内；槽缝结构是在脊片指数渐变曲线部中间部分挖开的一槽缝；阶梯金属块和楔形金属块是在圆波导内部镶嵌在一起的结构；所述馈电同轴线有两根，其连续穿过圆波导，楔形金属块，阶梯金属块，在脊片下部成上下十字交叉但不重叠；所述的脊片，槽缝结构，阶梯金属块，楔形金属块，以及馈电同轴线是处在位于同一平面上的一对脊片上，与该对脊片相互正交的另一对脊片上同样也有上述结构。

进一步地，脊片框架的厚度是3.5mm。

进一步地，槽缝结构的宽度为1mm。

进一步地，馈电同轴线是直径为0.5mm的细同轴线。

进一步地，处于同一平面上的两个脊片间距最小处为0.8mm，远离圆波导的馈电同轴线所在脊片，相比于靠近圆波导的馈电同轴线所在的脊片下方短1mm。

综上所述，由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本发明的具有开放边界的双极化喇叭天线，避免了传统的以往角锥或圆锥喇叭天线的工作频率对喇叭边界的依赖性，实现了更宽频带天线的设计；

2、天线的脊片结构口径处为圆弧形状，能更好的与空间自阻抗377欧姆阻抗进行良好匹配，降低了天线的回波损耗，从而实现天线较宽的阻抗带宽；

3、在整个工作频带内(2GHz～18GHz)本天线能实现VSWR＜2。本天线为双线性极化天线，两个端口可同时工作，隔离度保持在40dB以上，可以在某些测试领域实现工作效率大大的提高。

4、本天线的工作带宽为2GHz～18GHz，可用于超宽带通信系统中作为发射或接收电磁波的元件。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3天线在2GHz～18GHz的驻波比(VSWR)图；

图4天线在2GHz～18GHz增益变化图；

图5天线在2GHz E/H面方向图；

图6天线在6GHz E/H面方向图；

图7天线在10GHz E/H面方向图；

图8天线在14GHz E/H面方向图；

图9天线在18G Hz E/H面方向图。

图中标记：1、脊片，12、弧线，13、圆弧线，14、指数渐变曲线，2、槽缝结构，3、阶梯金属块，4、楔形金属块，5、圆波导，6、馈电同轴线。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、2所示，一种具有开放边界的超宽带双极化喇叭天线，包括开放边界的脊片1，槽缝结构2，阶梯金属块3，楔形金属块4，圆波导5以及馈电同轴线图6，所述脊片1包括三部分：椭圆形状的弧线12，圆弧线13，指数渐变曲线14，这三段曲线相互连接共同构成脊结构的整体形状，该脊片1有两对四个，呈十字交叉状，固定于底部圆波导5内；槽缝结构2是在脊片1指数渐变曲线14部中间部分挖开的一槽缝；阶梯金属块3和楔形金属块4是在圆波导5内部镶嵌在一起的结构；所述馈电同轴线6有两根，其连续穿过圆波导5，楔形金属块4，阶梯金属块3，在脊片1下部成上下十字交叉但不重叠；所述的脊片1，槽缝结构2，阶梯金属块3，楔形金属块4，以及馈电同轴线6是处在位于同一平面上的一对脊片1上，与该对脊片1相互正交的另一对脊片1上同样也有上述结构。

所述脊片1框架的厚度是3.5mm。

所述槽缝结构2的宽度为1mm。

所述馈电同轴线6是直径为0.5mm的细同轴线。

处于同一平面上的两个脊片1间距最小处为0.8mm，远离圆波导5的馈电同轴线6所在脊片1，相比于靠近圆波导的馈电同轴线6所在的脊片1下方短1mm，有助于馈电同轴线的延伸。

为实现天线超宽带，将四片脊片1相距较近的位置设计成45°的尖劈结构，以缩小位于同一平面上的两片脊片1的距离，从而实现天线的超宽带。

如图3～9所示，经过仿真优化测试得到的天线性能结果如下：在2GHz～18GHz内驻波比VSWR＜2；隔离度大于40dB；工作频带内天线的方向图保持稳定；增益在5dBi以上，并基本呈单调递增趋势。

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

Claims (5)

1.一种具有开放边界的超宽带双极化喇叭天线，其特征在于：包括开放边界的脊片(1)，槽缝结构(2)，阶梯金属块(3)，楔形金属块(4)，圆波导(5)以及馈电同轴线(6)，所述脊片(1)包括三部分：椭圆形状的弧线(12)，圆弧线(13)，指数渐变曲线(14)，这三段曲线相互连接共同构成脊结构的整体形状，该脊片(1)有两对四个，呈十字交叉状，固定于底部圆波导(5)内；槽缝结构(2)是在脊片(1)指数渐变曲线(14)部中间部分挖开的一槽缝；阶梯金属块(3)和楔形金属块(4)是在圆波导(5)内部镶嵌在一起的结构；所述馈电同轴线(6)有两根，其均连续穿过圆波导(5)，楔形金属块(4)，阶梯金属块(3)，在脊片(1)下部成上下十字交叉但不重叠；所述的脊片(1)，槽缝结构(2)，阶梯金属块(3)，楔形金属块(4)以及馈电同轴线(6)是处在位于同一平面上的一对脊片(1)上，与该对脊片(1)相互正交的另一对脊片(1)上同样也有上述结构。

2.根据权利要求1所述的一种具有开放边界的超宽带双极化喇叭天线，其特征在于：脊片(1)框架的厚度是3.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种具有开放边界的超宽带双极化喇叭天线，其特征在于：槽缝结构(2)的宽度为1mm。

4.根据权利要求1所述的一种具有开放边界的超宽带双极化喇叭天线，其特征在于：馈电同轴线(6)是直径为0.5mm的细同轴线。

5.根据权利要求1所述的一种具有开放边界的超宽带双极化喇叭天线，其特征在于：处于同一平面上的两个脊片(1)间距最小处为0.8mm，远离圆波导(5)的馈电同轴线(6)所在脊片(1)，相比于靠近圆波导的馈电同轴线(6)所在的脊片(1)下端短1mm。