CN217848312U

CN217848312U - 一种毫米波超宽带天线

Info

Publication number: CN217848312U
Application number: CN202222092774.4U
Authority: CN
Inventors: 庞子裕; 梁家军; 黄冠龙
Original assignee: Foshan Lanpuda Technology Co ltd
Current assignee: Foshan Lanpuda Technology Co ltd
Priority date: 2022-08-10
Filing date: 2022-08-10
Publication date: 2022-11-18
Anticipated expiration: 2032-08-10

Abstract

本实用新型涉及微波天线技术领域，尤其是涉及一种毫米波超宽带天线，包括喇叭壁、脊片、介质加载器、波导以及馈电探针，其特征在于，所述毫米波超宽带天线工作频率在5～50GHz范围内，3dB波束宽度在45°～90°之间；所述馈电探针安装在所述波导内，所述波导位于所述喇叭壁的底端且与喇叭壁为一体化结构，所述脊片与所述喇叭壁可拆卸连接，所述介质加载器嵌合连接在脊片之间；本实用新型的毫米波超宽带天线具有频带宽，增益高，方向性好等优点。

Description

一种毫米波超宽带天线

技术领域

本实用新型涉及微波天线技术领域，尤其是涉及一种毫米波超宽带天线。

背景技术

喇叭天线由于其多功能性、简单性和好的辐射性能，在微波测量、雷达和探测系统中有广泛的应用；随着电子对抗、电子侦察及宽频带单脉冲跟踪等技术的发展，要求天线频带增宽，极化可变已成为必然趋势。而喇叭天线由于其频带宽，增益高，方向性好，在该领域得到充分的应用和发展，通常用来作为独立的天线或馈源使用。

传统的喇叭天线具有较高的口径效率和增益，方向性很好，具备很强的峰值功率承受力。但其频带较窄，通常的喇叭天线其相对带宽一般≤50％，1GHz～18GHz的频段需要多个喇叭天线才能组合覆盖，而且在一些特定的场合，普通喇叭的重量、体积以及拆装过程都会受到限制，同时现有的喇叭天线还存在方向图不易控制，增益不高，极化特性以及带宽特性不能满足无线通讯系统发展需要的问题。

实用新型内容

本为了解决上述背景技术中提出的技术缺陷，本实用新型的目的是提供一种毫米波超宽带天线，具有频带宽，增益高，方向性好等优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种毫米波超宽带天线，包括喇叭壁、脊片、介质加载器、波导以及馈电探针，其特征在于，所述毫米波超宽带天线工作频率在5～50GHz范围内，3dB波束宽度在45°～90°之间；所述馈电探针安装在所述波导内，所述波导位于所述喇叭壁的底端且与喇叭壁为一体化结构，所述脊片与所述喇叭壁可拆卸连接，所述介质加载器嵌合连接在脊片之间。

优选的，所述喇叭壁呈圆锥形或矩形结构，且喇叭壁的内侧开设有与每对脊相适配的定位槽，所述喇叭壁的高度为脊片长度的一半。

优选的，所述脊片设置有四对，所述四对脊片之间相互独立且正交相对安装在定位槽内，所述脊片的顶端均设置有一个沿所述喇叭壁向下倾斜的切角，切角的角度为40～60°。

优选的，所述四对脊片的一侧均呈弧形，且每对脊片呈弧形的一侧表面呈鱼鳞状结构排布，所述脊片上开设有用于安装介质加载器的圆弧凹陷部。

优选的，所述介质加载器包括由球形部和圆锥部组成，球形部的侧壁嵌合连接于所述脊片的弧形凹陷部，所述圆锥部与脊片呈弧形的一端相贴合。

优选的，所述波导的外侧壁上固定连接有SMA接头，所述SMA接头包括第一SMA接头和第二SMA接头，所述波导与每对正交的脊片相对应的一端开设有水平贯穿的通孔。

优选的，所述馈电探针贯穿通孔，所述馈电探针包括第一馈电探针和第二馈电探针，所述第一馈电探针与第二馈电探针垂直且相交，且第一馈电探针和第二馈电探针的一端分别与第一SMA接头和第二SMA接头相导通，另一端与脊片抵触连接。

优选的，所述喇叭壁采用金属材料，或者复合材料，或者陶瓷材料，且所述喇叭壁与所述波导采用3D打印一体化成型或者注塑一体化成型。

综上所述，本实用新型的有益效果为:

本实用新型中的毫米波超宽带天线通过采用一体化成型呈圆锥形或矩形结构的喇叭壁，在满足倍频程带宽的条件下，有利于减小高频口面场的相位差；且喇叭壁的高度为脊片长度的一半，有效减小了高频天线口面场分布的区域，有利于展宽了毫米波超宽带的波束宽度；脊片设置有四对，实现了在0.4～8GHz频率范围内的双极化低驻波工作，大大提高了测试效率；在每对脊片中引入介质加载器，减小了毫米波超宽带的口面尺寸，有利于展宽毫米波超宽带的辐射方向图；两个馈电探针垂直安装，且与SMA接头固定连接，馈电探针与脊片连接处呈锥形结构，便于与脊片接触稳定；各种结构的改进使天线获得较小的电压驻波比和良好的辐射方向图，在天线工作的整个频段，有效地减小了天线的驻波，提高了增益，具有频带宽，增益高，方向性好等优点。

附图说明

图1是本实用新型毫米波超宽带天线的结构示意图；

图2是本实用新型毫米波超宽带天线的剖视图；

图3是本实用新型毫米波超宽带天线的俯视图；

图4为图5本实用新型毫米波超宽带天线的A-A处剖视图；

图5为图5本实用新型毫米波超宽带天线的Ⅰ处结构放大图；

图6是本实用新型脊片的结构示意图。

图中的附图标记说明：

11、喇叭壁；111、定位槽；12、脊片；121、切角；122、圆弧凹陷部；13、介质加载器；131、球形部；132、圆锥部；14、波导；141、第一SMA接头；142、第二SMA接头；143、通孔；15、馈电探针；151、第一馈电探针；152、第二馈电探针。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

本实施例给出了一种毫米波超宽带天线，如图1至图3所示，包括喇叭壁11、脊片12、介质加载器13、波导14以及馈电探针15，所述毫米波超宽带天线工作频率在5～50GHz范围内，3dB波束宽度在45°～90°之间；所述馈电探针5安装在所述波导14内，所述波导4位于所述喇叭壁11的底端且与喇叭壁11为一体化结构，所述脊片12与所述喇叭壁11可拆卸连接，所述介质加载器13嵌合连接在脊片12之间。

具体的，一般传统的宽带喇叭天线工作在12GHz频率以上的时候，主瓣的辐射方向图会分裂成4个大的旁瓣，并且增益下降到只有6dBm。而本实用新型所述的喇叭壁11呈圆锥形或矩形结构，且喇叭壁11的内侧开设有与每对脊片12相适配的定位槽111，所述喇叭壁11的高度为所述脊片12长度的一半；另外，所述喇叭壁11采用金属材料，或者复合材料，或者陶瓷材料；且所述喇叭壁11与所述波导14可采用3D打印一体化成型或者注塑一体化成型，喇叭壁11的高度比脊片12低，其能够使得整个毫米波超宽带天线具有高频增益好的同时，还能大大提高天线带宽；而喇叭壁11与波导14之间采用一体成型结构，其方便对天线进行加工，使其结构稳定。

本实用新型的毫米波超宽带天线可适用于多探头近场测量系统、平面近-远测量系统以及紧缩场测量系统中。

如图4、5所示，在本实施例中，所述波导14的外侧壁上固定连接有SMA接头，所述毫米波超宽带天线通过所述SMA接头与所述转台控制系统2相连通。所述介质加载器13由球形部131和圆锥部132组成，球形部131的侧壁嵌合连接于所述脊片12的弧形凹陷部，所述圆锥部132与脊片12呈弧形的一端相贴合，所述波导与每对正交的脊片相对应的一端开设有水平贯穿的通孔143。

具体的，所述波导14内部设有反射室，反射室能够增大脊片12在测量中的反射频率，而在实际工程中，毫米波超宽带天线的加工存在一定误差，在设计中需要给出相应的加工容差，由于加工误差存在，每四对脊片12与反射室很难保证良好的电接触，仿真和实验均证明，如果四对脊片12与反射室没有良好的电接触将对毫米波超宽带天线的驻波产生很大影响。为此在设计中加入介质加载器13连接脊片12和反射室，实现脊片12与反射室的良好电接触，同时馈电探针15与脊片12连接处设置有凹陷部，馈电探针15的一端设为锥形结构，其恰好与脊片12上的凹陷部紧密配合，使得馈电探针15与脊片12接触良好，安装方便；另外加入介质加载器13能够克服毫米波超宽带天线在高频段出现幅度方向图锥削和相位方向图锥削等问题。

所述馈电探针15贯穿通孔143，且馈电探针15包括第一馈电探针151和第二馈电探针152，所述第一馈电探针151与第二馈电探针152垂直且相交，且第一馈电探针151和第二馈电探针152的一端分别与第一SMA接头141和第二SMA接头142相导通，另一端与脊片12抵触连接。馈电探针15的导体在两垂直相交的脊片12中穿过并形成50Ω的同轴线，SMA接头采用N型50Ω同轴接头，同轴接头与导体之间采用了内导体锥型过渡段，但需要考虑到的是导体距脊末端的距离，导体距脊片12末端越近，天线的驻波比性能越好，因此把导体设计在紧靠脊片12末端的地方，以便能深入到对应的脊片12并保证与其电接触。

参考图6，所述脊片12设置有四对，所述四对脊片12之间相互独立且正交相对安装在定位槽111内，所述脊片12的顶端均设置有一个沿所述喇叭壁11向下倾斜的切角121，切角121的角度为40～60°，从而使四脊波导14的主模特性阻抗与同轴线匹配。所述四对脊片12的一侧均呈弧形，且每对脊片12呈弧形的一侧表面呈鱼鳞状结构排布，所述脊片12上开设有用于安装介质加载器13的圆弧凹陷部122。

具体的，作为基本曲线，其中脊曲线的张开速度取决于半径R，R越大，张开速度越快，相应天线轴长越短；R越小，张开速度越慢，天线轴长越长。一般来说R越大，由传输线到自由空间波阻抗变换越快，反射越大，但是考虑到作为馈源天线需要有稳定的相位中心，所以不能选择过大的天线轴长，因此R需要在反射不太大的条件下尽可能大，因此本实用新型的每对脊片12的脊曲线均可采用定制的方式，在根据不同频率带宽的需求下，自由选择与之相对应的脊曲线，从而满足适用于不同频率的毫米波天线。

在测量毫米波超宽带天线的增益、波速宽度、天线效率以及方向图时，可将包含毫米波超宽带天线的测试设备放置于无反射暗室内，通过移动设备不断地进行移动，这样可以不断的调节无反射暗室和近场测试设备与信号源之间的距离，使得毫米波超宽带天线可以采集不同点的数据，在同一点采集远场和近场测试数据，然后结合远场测试结果进行对比分析，得出毫米波超宽带天线增益数值、波速宽度、天线效率和各个方向图性能，利用毫米波超宽带天线配合测试设备大大提高了测试精度，可以很好的完成测试需求。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种毫米波超宽带天线，包括喇叭壁、脊片、介质加载器、波导以及馈电探针，其特征在于，所述毫米波超宽带天线工作频率在5～50GHz范围内，3dB波束宽度在45°～90°之间；所述馈电探针安装在所述波导内，所述波导位于所述喇叭壁的底端且与喇叭壁为一体化结构，所述脊片与所述喇叭壁可拆卸连接，所述介质加载器嵌合连接在脊片之间。

2.根据权利要求1所述的毫米波超宽带天线，其特征在于，所述喇叭壁呈圆锥形或矩形结构，且喇叭壁的内侧开设有与每对脊相适配的定位槽，所述喇叭壁的高度为脊片长度的一半。

3.根据权利要求1所述的毫米波超宽带天线，其特征在于，所述脊片设置有四对，所述四对脊片之间相互独立且正交相对安装在定位槽内，所述脊片的顶端均设置有一个沿所述喇叭壁向下倾斜的切角，切角的角度为40～60°。

4.根据权利要求3所述的毫米波超宽带天线，其特征在于，所述四对脊片的一侧均呈弧形，且每对脊片呈弧形的一侧表面呈鱼鳞状结构排布，所述脊片上开设有用于安装介质加载器的圆弧凹陷部。

5.根据权利要求1或4所述的毫米波超宽带天线，其特征在于，所述介质加载器包括由球形部和圆锥部组成，球形部的侧壁嵌合连接于所述脊片的弧形凹陷部，所述圆锥部与脊片呈弧形的一端相贴合。

6.根据权利要求1所述的毫米波超宽带天线，其特征在于，所述波导的外侧壁上固定连接有SMA接头，所述SMA接头包括第一SMA接头和第二SMA接头，所述波导与每对正交的脊片相对应的一端开设有水平贯穿的通孔。

7.根据权利要求1所述的毫米波超宽带天线，其特征在于，所述馈电探针贯穿通孔，所述馈电探针包括第一馈电探针和第二馈电探针，所述第一馈电探针与第二馈电探针垂直且相交，且第一馈电探针和第二馈电探针的一端分别与第一SMA接头和第二SMA接头相导通，另一端与脊片抵触连接。

8.根据权利要求1所述的毫米波超宽带天线，其特征在于，所述喇叭壁采用金属材料，或者复合材料，或者陶瓷材料，且所述喇叭壁与所述波导采用3D打印一体化成型或者注塑一体化成型。