CN214153204U - 一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线，涉及微波天线技术领域，解决了目前的赋形天线存在带宽不足，需要多组天线配合，不能同时进行多个微波频段测量的问题。包括用于发射和接收射频信号的喇叭壳体，所述喇叭壳体包括其大端连接的卷边、小端连接的柱形壳体，卷边外端朝相互远离方向卷起；柱形壳体外端连接馈电结构，馈电结构内设有四个呈十字形分布的脊片。达到了实现超宽带，减少环境干扰，实现低副瓣特性的效果。

Description

一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线

技术领域

本实用新型涉及微波天线技术领域，特别涉及一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线。

背景技术

赋形天线按反射面是否可变分为两类：单次赋形天线和重构赋形天线；

单次赋形天线是指天线的用途单一，装配成型发射后，用途不再改变的天线。该天线的覆盖区域和天线所处的空间位置均不再改变，其覆盖的目标区增益分布是确定不变的。这类天线的设计通常是根据预期的覆盖区域增益分布分析设计反射面，反射面一经确定后不再改变；

可变赋形天线有两种情况：一是根据天线轨道位置的改变，调整工作系统，从而得到相应的赋形波束；二是通过调整系统，对不同形状的地域产生相应的赋形波束覆盖。

赋形天线按使用的馈源数目分为两类：多馈源天线和单馈源天线。在传统的卫星通信中，通常使用阵馈抛物天线，馈源阵列放在反射面或微波透镜的焦平面上，按一定方式排列的馈源天线组成。馈源阵列位于焦平面上，各馈源除中心处的馈源外，都相对于焦点有一个横向偏移，且偏移方向和偏移量大小各不相同，这样各馈源所产生的波束经反射面的反射或透镜的聚焦后，就会在远场区域形成一组彼此相互独立、波束宽度近似相等、均匀分布的子波束。这种天线的赋形设计的重点在于优化馈源的激励系数和几何排列等参数本发明采用赋形反射面以及口面渐变技术，达到超宽带内扇形波束照射效果，实现了压低杂波干扰，同时提高目标区增益的效果。

但是，目前的赋形天线存在带宽不足，需要多组天线配合，不能同时进行多个微波频段测量的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线，其可实现超宽带，减少环境干扰，实现低副瓣特性。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线，包括用于发射和接收射频信号的喇叭壳体，所述喇叭壳体包括其大端连接的卷边、小端连接的柱形壳体，卷边外端朝相互远离方向卷起；柱形壳体外端连接馈电结构，馈电结构内设有四个呈十字形分布的脊片。

更进一步地，所述喇叭壳体包括两相互平行的梯形侧边、两连接于梯形侧边之间的矩形侧板，卷边连接于对应梯形侧边的外端，柱形壳体为扁方形。

更进一步地，所述脊片分别包括一号脊片、二号脊片、三号脊片和四号脊片；一号脊片和三号脊片位置相对并构成一对脊片，二号脊片和四号脊片位置相对并构成一对脊片，水平极化射频连接器的馈电探针依次穿过馈电结构、经由三号脊片连接到一号脊片，垂直极化射频连接器的馈电探针依次穿过馈电结构、二号脊片连接到四号脊片。

更进一步地，所述脊片宽度沿远离喇叭壳体方向递增。

更进一步地，所述脊片与馈电结构连接部位为直线，脊片之间相对的面为弧面，从外而内形成一个刀型结构，且越靠近外部曲面的角度越大。

更进一步地，所述喇叭壳体总长为157.65mm，腔体宽度为27mm，喇叭口卷边宽度为50mm；馈电结构总长为72.7mm，总宽度为50mm，腔体宽度为25mm。

更进一步地，所述脊片从内至外依次分为直线段、中间曲线段和外侧曲线段，直线段面长度为5-6mm，中间曲线段面长度为30-32mm，外侧曲线段长度为25-26mm。

更进一步地，两相对脊片的直线段面之间的间距为0.4-0.6mm，中间曲线段面顶端之间间距为5-7mm，外侧曲线段面顶端之间的间距为16-18mm。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1. 本发明采用卷边喇叭外沿设计，天线波束宽度满足测试距离和目标区大小所确定天线的主瓣宽度，若主瓣太小，无法覆盖整个目标区，若主瓣过大，目标区以外的电磁杂波就会进入到天线中，造成较大的测量误差；

2. 本发明的馈电采用4脊设计配合喇叭卷边设计，可以实现椭圆波束测量，在垂直方向具有一定增益，在俯仰方向波束较窄，在水平方向波束较宽，以满足“扁平”目标照射电平的要求，使得地面的影响较小，同时配合距离门来进行成像范围的截断；

3. 本发明实现了超宽带，同时覆盖了X波段和Ku波段，频率为8到18GHz；

4. 本发明可以降低背景噪声；

5. 本发明支持测量极化方式：VV、HH；

6. 本发明馈电方式：双极化馈电；

7. 本发明驻波≤1.8；

8. 本发明具备扁波束照射，水平方向波束不小于35°，垂直方向波束要求8°~22°范围内；

9. 本发明俯仰角度范围：±30°。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型中喇叭壳体的结构图；

图3是本实用新型中馈电结构的结构图；

图4是本实用新型中的驻波检测图；

图5是本实用新型中的方位角phi=90时的天线方向图；

图6是本实用新型中的方位角phi=0时的天线方向图。

图中，1、喇叭壳体；11、卷边；12、柱形壳体；13、梯形侧边；14、矩形侧板；2、馈电结构；21、脊片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本实用新型的限制。

如图1所示，一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线，包括用于发射和接收射频信号的喇叭壳体1；

如图2所示，喇叭壳体1由两相互平行的梯形侧边13、两连接于梯形侧边13之间的矩形侧板14围成，还包括其大端一体连接的卷边11、小端一体连接的柱形壳体12，卷边11连接于对应梯形侧边13的外端，其外端朝相互远离方向卷起；柱形壳体12为扁方形；

喇叭壳体1总长为157.65mm，腔体宽度（两梯形侧边13之间的间距）为27mm，喇叭口卷边11外端最大宽度为50mm；

本发明通过喇叭壳体1进行射频信号的发射与接收，可以减少环境干扰需要赋型波束，实现低副瓣特性，同时为保证目标区近场RCS测试准确性，其需要在特定的距离上形成幅度，相位可控的准柱面波电场分布。

如图3所示，柱形壳体12外端连接馈电结构2；馈电结构2总长为72.7mm，总宽度为50mm，腔体宽度为25mm；

馈电结构2内设有四个呈十字形分布的脊片21，采用双极化四脊喇叭馈电，可以通过改变射频信号接入的方向，实现水平极化或垂直极化的切换，在不用调整天线的极化角度的同时进行极化的快速切换；

脊片21分别包括一号脊片、二号脊片、三号脊片和四号脊片；一号脊片和三号脊片位置相对并构成一对脊片，二号脊片和四号脊片位置相对并构成另一对脊片，水平极化射频连接器的馈电探针依次穿过馈电结构2、经由三号脊片连接到一号脊片，垂直极化射频连接器的馈电探针依次穿过馈电结构2、二号脊片连接到四号脊片。

脊片21宽度沿远离喇叭壳体1方向递增；其与馈电结构2连接部位为直线，脊片21之间相对的面为弧面，从外而内形成一个刀型结构，且越靠近外部曲面的角度越大。

脊片21从内至外依次分为直线段、中间曲线段和外侧曲线段，直线段面长度为5mm，中间曲线段面长度为31mm，外侧曲线段长度为26mm；两相对脊片21的直线段面之间的间距为0.4mm，中间曲线段面顶端之间间距为5-7mm，外侧曲线段面顶端之间的间距为16-18mm。

如图4所示，本发明驻波测试驻波小于1.8，其采用双极化四脊喇叭馈电、卷边赋型喇叭覆盖辐射段，天线微波频段支持8GHz到18GHz，覆盖X波段和Ku波段；采用赋形反射面以及口面渐变技术，达到超宽带内扇形波束照射效果，实现了压低杂波干扰，同时提高目标区增益的效果；如图5和图6所示，经过天线方向图测试，做到了低副瓣和扁波束。

本发明将馈电结构2安装在喇叭壳体1的后部，射频信号线接入馈电结构2的SMA插头，射频信号经由馈电进行发射，信号由馈电的四脊结构发出进入到喇叭壳体1，再经由喇叭壳体1腔体发出；射频信号经过反射后，再由另外一只天线经喇叭壳体1接收，进入到后部的馈电结构2，再通过SMA插头返回至射频线。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，不用于限制本实用新型，本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线，其特征在于：包括用于发射和接收射频信号的喇叭壳体（1），所述喇叭壳体（1）包括其大端连接的卷边（11）、小端连接的柱形壳体（12），卷边（11）外端朝相互远离方向卷起；柱形壳体（12）外端连接馈电结构（2），馈电结构（2）内设有四个呈十字形分布的脊片（21）。

2.根据权利要求1所述的一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线，其特征在于：所述喇叭壳体（1）包括两相互平行的梯形侧边（13）、两连接于梯形侧边（13）之间的矩形侧板（14），卷边（11）连接于对应梯形侧边（13）的外端，柱形壳体（12）为扁方形。

3.根据权利要求1或2所述的一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线，其特征在于：所述脊片（21）分别包括一号脊片、二号脊片、三号脊片和四号脊片；一号脊片和三号脊片位置相对并构成一对脊片（21），二号脊片和四号脊片位置相对并构成一对脊片（21），水平极化射频连接器的馈电探针依次穿过馈电结构（2）、经由三号脊片连接到一号脊片，垂直极化射频连接器的馈电探针依次穿过馈电结构（2）、二号脊片连接到四号脊片。

4.根据权利要求3所述的一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线，其特征在于：所述脊片（21）宽度沿远离喇叭壳体（1）方向递增。

5.根据权利要求4所述的一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线，其特征在于：所述脊片（21）与馈电结构（2）连接部位为直线，脊片（21）之间相对的面为弧面，从外而内形成一个刀型结构，且越靠近外部曲面的角度越大。

6.根据权利要求5所述的一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线，其特征在于：所述喇叭壳体（1）总长为157.65mm，腔体宽度为27mm，喇叭口卷边（11）宽度为50mm；馈电结构（2）总长为72.7mm，总宽度为50mm，腔体宽度为25mm。

7.根据权利要求6所述的一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线，其特征在于：所述脊片（21）从内至外依次分为直线段、中间曲线段和外侧曲线段，直线段面长度为5-6mm，中间曲线段面长度为30-32mm，外侧曲线段长度为25-26mm。

8.根据权利要求7所述的一种适用于复杂外场测试环境的超宽带赋形天线，其特征在于：两相对脊片（21）的直线段面之间的间距为0.4-0.6mm，中间曲线段面顶端之间间距为5-7mm，外侧曲线段面顶端之间的间距为16-18mm。

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