CN206370494U - 组合振子天线的一种阻抗渐变结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了组合振子天线的一种阻抗渐变结构,包括天线壳体,天线壳体内设置有上电极和下电极,上电极和下电极组成K字型,天线壳体上设置有转接头,上电极上套设有调节电极,天线壳体和调节电极组合构成磁偶极子电流环,上电极和下电极的设计符合Klopfenstein渐变原理,利用Klopfenstein渐变结构的组合振子天线,充分体现了此种阻抗渐变的优势,改善了天线的高频响应,提高了天线的设计带宽。
Description
技术领域
本实用新型属于高功率超宽带电磁脉冲辐射天线领域,具体涉及组合振子天线的一种阻抗渐变结构。
背景技术
高功率超宽带电磁脉冲因其频谱范围宽而在目标探测,包括敌对目标探测、掩体探测、空间碎片探测、管道及其泄露探测等,以及超宽带通信、材料电特性测试等领域具有独特的应用。高功率超宽带电磁脉冲通常是由脉冲源产生高压脉冲信号,然后通过超宽带辐射天线辐射到空间而产生。组合振子天线是一种常见的超宽带电磁脉冲辐射天线,主要是在TEM(横电磁波)喇叭天线的基础上,通过阻抗渐变结构和磁偶极子低频补偿的方法拓展天线的辐射带宽,从而实现超宽带电磁辐射。
现有的组合振子天线,在从馈电点到天线口径处的阻抗渐变方面,缺乏严格的理论设计。这一方面造成了电磁波沿天线结构传输过程中,由阻抗适配引起的反射较为严重,从而限制了天线的辐射带宽;另一方面造成组合振子天线缺乏系统设计方法,从而导致天线设计性能的可重复性较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述不足,提供组合振子天线的一种阻抗渐变结构,以提高组合振子天线的辐射带宽,并解决此种天线设计性能重复性差的问题。
为了达到上述目的,本实用新型包括天线壳体,天线壳体内设置有上电极和下电极,天线壳体与上电极和下电极组成K字型,上电极和下电极通过馈线连接,馈线上设置有转接头,上电极上套设有调节电极,天线壳体和调节电极组合构成磁偶极子电流环,上电极和下电极的设计符合Klopfenstein阻抗渐变原理。
所述转接头固定在天线壳体侧面。
所述转接头采用N型头。
所述上电极和下电极均为弧形电极。
在超宽带范围内电压驻波比小于2,高效辐射超宽带电磁脉冲信号。
与现有技术相比,本实用新型的天线壳体与上电极和下电极组成K字型,并在上电极上套设有调节电极,天线壳体和调节电极组合构成磁偶极子电流环,上电极和下电极的设计符合Klopfenstein渐变的阻抗分布,利用Klopfenstein渐变结构的组合振子天线,充分体现了此种阻抗渐变的优势,改善了天线的高频响应,提高了天线的设计带宽。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为本实用新型的正视图;
图3为本实用新型的侧视图;
图4为本实用新型中Klopfenstein阻抗渐变效果图;
其中,1、转接头;2、上电极;3、下电极;4、磁偶极子电流环;5、调节电极;6、天线壳体。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
参见图1至图4,本实用新型包括天线壳体6,天线壳体6内设置有上电极2和下电极3,天线壳体6与上电极2和下电极3组成K字型,上电极2和下电极3均为弧形电极,上电极2和下电极3通过馈线连接,馈线上设置有转接头1,转接头1固定在天线壳体6侧面,上电极2上套设有调节电极5,天线壳体6和调节电极5组合构成磁偶极子电流环4,上电极2和下电极3的设计符合Klopfenstein阻抗渐变原理。
优选的,转接头1采用N型头。
组合振子天线的上电极2和下电极3按照Klopfenstein阻抗渐变原理设计,以减小从天线馈电点到天线口径因阻抗变化引起的反射。
本实用新型的设计步骤如下:
1、确定天线辐射的中心频率f0;
2、确定天线长度l:
3、确定最大允许反射系数Гm;
4、设计天线上下电极阻抗渐变曲线;
5、调节磁偶极子电流环面积,以得到最佳设计带宽。
天线上下电极阻抗渐变曲线是这种组合振子天线设计的核心。以下将以中心频率500MHz的组合振子天线设计为例加以说明。
根据中心频率可得天线长度为30cm,考虑到天线馈电点的绝缘距离以及天线壁厚,实际设计天线总长为32cm,则天线尺度为32*30*30cm。电压驻波比小于2相应的最大反射系数为0.33,考虑到天线阻抗特性往往较为复杂,实际设计中最大反射系数留有一定裕度,故选取Гm=0.25。
设计中,天线特性阻抗沿z轴的变换公式为,
式中Z0为馈源特性阻抗,即50Ω,ZA为天线口径处特性阻抗,
φ(x,A)定义为,
其中I1(x)为修正贝塞尔函数。
以上过程可以确定Klopfenstein渐变沿z轴的阻抗分布函数Z(z)。特性阻抗的计算公式为,
其中,
y(z)=y0eαz,α=1/L ln(yA/y0)
y0和yA分别为馈电点和口径处的阻抗渐变曲线的y坐标。将根据y(z)和Z(z)即可确定x(z),即确定天线的结构。
Claims (5)
1.组合振子天线的一种阻抗渐变结构,其特征在于,包括天线壳体(6),天线壳体(6)内设置有上电极(2)和下电极(3),天线壳体(6)与上电极(2)和下电极(3)组成K字型,上电极(2)和下电极(3)通过馈线连接,馈线上设置有转接头(1),上电极(2)上套设有调节电极(5),天线壳体(6)和调节电极(5)组合构成磁偶极子电流环(4),上电极(2)和下电极(3)的设计符合Klopfenstein阻抗渐变原理。
2.根据权利要求1所述的组合振子天线的一种阻抗渐变结构,其特征在于,所述转接头(1)固定在天线壳体(6)侧面。
3.根据权利要求1所述的组合振子天线的一种阻抗渐变结构,其特征在于,所述转接头(1)采用N型头。
4.根据权利要求1所述的组合振子天线的一种阻抗渐变结构,其特征在于,所述上电极(2)和下电极(3)均为弧形电极。
5.根据权利要求1所述的组合振子天线的一种阻抗渐变结构,其特征在于,在超宽带范围内电压驻波比小于2,高效辐射超宽带电磁脉冲信号。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108232414A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-06-29 | 天津津航计算技术研究所 | 一种具有波浪边缘的Klopfenstein渐变线轮廓民用超宽带天线 |
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WO2022088866A1 (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | 华为技术有限公司 | 天线、天线模组和电子设备 |
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