一種垂直極化C波段寬頻帶短背射天線制造技術

本發明專利技術提供了一種垂直極化C波段寬頻帶短背射天線，反射腔的開口端被反射基板封閉，反射腔內排列輻射地基板、介質基體和輻射天線基板；反射基板朝向反射腔一側刻蝕有圓形反射陣元；輻射天線基板朝向反射基板一側的中心刻蝕有方形金屬貼片；寄生陣子的小直徑段依次穿過輻射天線基板、介質基體和輻射地基板，支撐在反射腔底部，大直徑段位于輻射天線基板朝向反射基板一側；射頻連接件由反射腔底部依次貫通輻射地基板、介質基體和輻射天線基板，與輻射天線陣元的金屬貼片相接。本發明專利技術達到了主瓣寬、副瓣低、結構簡單、便攜小型化、寬頻帶工作的要求，可用于對地面基站通信、地面跟蹤引導通信及抗干擾通訊系統中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于雷達及通信天線
，具體涉及一種短背射天線。
技術介紹
目前，在移動數據通信傳輸、地面抗干擾通信及測控跟蹤系統中，前端天線多以垂直極化天線形式，如八木天線、富蘭克林天線、平面微帶天線及反射面天線等。這些天線往往存在天線尺寸較大、天線饋電系統匹配復雜、工程調試過程復雜、加工成本較高等問題。在機載、高速列車等移動通信領域中及高精度測向系統中為了擴展通信距離，抑制地面通信的多徑干擾問題，同時也要滿足小型化、制作安裝簡便等特性，新的垂直極化、定向輻射、滿足寬頻帶工作、低副瓣、具有較高增益的天線的設計日趨重要。在眾多的垂直極化天線的形式中，短背射天線具有較高的輻射增益，較低的副瓣輻射。如H.W.Ehrenspeck在《Theshort-backfireantenna》(H.W.Ehrenspeck,“Theshort-backfireantenna,”Proc.IEEE,vol.53,no.6,pp.1138–1140,Aug.1965.)中所述，短背射天線由一個反射器、半波振子及部分引向器組成。但是，普通的短背射天線存在工作帶寬窄、設計過程復雜、不宜加工實現等缺點，尤其是整體天線尺寸過大，加工、安裝、調試過程都不方便，極大程度地限制了該天線的使用范圍。D.Gray與H.Tsuji在《ShortbackfireantennawithmicrostripClavinfeed》(D.GrayH.Tsuji，“ShortbackfireantennawithmicrostripClavinfeed”，IETMicrowave,Antennas&Propagation,2009,Vol.3,ISS.8,pp.1211–1217)中提出了一種L波段、基于傾斜寄生耦合線技術的寬帶圓極化短背射天線。但是在文獻中僅僅是對于短背射天線中的寄生元的作用進行了原理性的探討，其傾斜耦合線的傾斜角度及安裝固定方式很難滿足簡單，堅固，耐用的工程實際設計要求，且其設計中通過一根支撐桿安裝固定反射片的方式對于天線的輻射和饋電及安裝造成影響，更不便于工程應用。
技術實現思路
為了克服現有技術的不足，本專利技術提供一種垂直極化C波段寬頻帶天線，采用微帶輻射陣元與寄生陣元耦合技術達到了主瓣寬、副瓣低、結構簡單、便攜小型化、寬頻帶工作的要求，可用于對地面基站通信、地面跟蹤引導通信及抗干擾通訊系統中。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：包括反射基板、反射陣元、介質基體、寄生陣子、輻射天線陣元、輻射天線基板、輻射地、輻射地基板、反射腔及射頻連接件；所述的反射腔為一端封閉一端開口的中空柱體，開口端被反射基板封閉，反射腔內由封閉端向開口端依次平行排列有輻射地基板、介質基體和輻射天線基板；所述的反射基板為圓板，在反射基板朝向反射腔一側刻蝕有圓形反射陣元；所述輻射天線基板朝向反射基板一側的中心刻蝕有一片正方形的金屬貼片，構成輻射天線陣元；所述輻射地基板朝向介質基體一側為輻射地；所述的寄生陣子為銅制二層臺階圓柱體，小直徑段依次穿過輻射天線基板、介質基體和輻射地基板，支撐在反射腔封閉端，大直徑段位于輻射天線基板朝向反射基板一側；所述的射頻連接件由反射腔封閉端依次貫通輻射地基板、介質基體和輻射天線基板，與輻射天線陣元的金屬貼片相接。所述的反射基板使用型號為FR-4的PCB板材加工而成，厚度為天線工作波長的0.03倍，直徑為天線工作波長的2倍；所述反射陣元的直徑為天線工作波長的0.54倍。所述的寄生陣子大直徑段的直徑為天線工作波長的0.12倍，高度為天線工作波長的0.06倍；小直徑段的直徑為天線工作波長的0.06倍，高度為天線工作波長的0.2倍。所述寄生陣子的數量為4個，對稱分布于輻射天線陣元四周。所述的輻射天線基板采用標準板材加工制作，直徑為天線工作波長的1.85倍，厚度為天線工作波長的0.03倍，在距中心0.46倍波長的圓周上等間距開有4個直徑為0.06倍波長的通孔，為支撐寄生陣子的導通穿孔。所述輻射天線陣元的邊長為天線工作波長的0.31倍。所述輻射天線陣元上距離底邊0.019倍波長處開有一個鏤空的U型槽孔，U型槽孔的底邊長為0.27倍波長，兩個豎邊均為0.23倍波長，U型槽孔的寬度為0.019倍波長；距離U型槽孔底邊0.053倍波長處為輻射天線陣元饋電點位置。所述的輻射地基板與輻射天線基板直徑相同，厚度相同。所述的反射腔采用金屬鋁制作，外徑為天線工作波長的1.88倍，高度為天線工作波長的0.6倍，底板厚度為天線工作波長的0.078倍，在距底板中心0.46倍波長的圓周上等間距開有與寄生陣子個數相同、直徑為天線工作波長的0.06倍、深度為天線工作波長的0.06倍的定位孔，用于安裝寄生陣子。本專利技術的有益效果是：由于采用多功能寄生耦合陣列的設計方式，將天線整體結構尺寸縮小的同時，進一步展寬工作頻帶，實現了天線整體的安裝與固定。通過采用以上設計使得天線滿足垂直極化、寬主瓣、寬頻帶工作要求，天線增益大于13dB，天線3dB波束寬度為30°，駐波2以下頻帶寬度近15％。附圖說明圖1是本專利技術一種垂直極化C波段寬頻帶短背射天線結構示意圖。圖2是本專利技術一種垂直極化C波段寬頻帶短背射天線結構裝配剖面示意圖。圖3是本專利技術一種垂直極化C波段寬頻帶短背射天線各組成部分爆炸示意圖。圖4是一種垂直極化C波段寬頻帶短背射天線頂視圖。圖5是一種垂直極化C波段寬頻帶短背射天線側視圖。圖6是一種垂直極化C波段寬頻帶短背射天線底視圖。圖7是本專利技術雙諧振圓極化短背射天線的S1,1參數曲線圖。圖8是本專利技術雙諧振圓極化短背射天線的駐波曲線圖。圖9是一種垂直極化C波段寬頻帶短背射天線的E面方向圖。圖10是一種垂直極化C波段寬頻帶短背射天線的H面方向圖。圖中，1.反射基板，2.反射陣元，3.介質基體，4.寄生陣子，5.輻射天線陣元，6.輻射天線基板，7.輻射地，8.輻射地基板，9.反射腔，10.射頻連接件，11.反射板固定螺釘。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明，本專利技術包括但不僅限于下述實施例。本專利技術包括反射基板、反射陣元、介質基體、寄生陣子、輻射天線陣元、輻射天線基板、輻射地、輻射地基板、反射腔及射頻連接件；反射板起到天線的保護罩及產生二次輻射的作用，使用標準PCB板材加工，板材型號為FR-4，整體呈圓板狀結構，反射板基材厚度為天線工作波長的0.03倍，直徑為2倍波長，在反射板下表面刻蝕有圓形反射片，直徑為0.54倍波長。寄生陣子起到電磁耦合、固定支撐本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種垂直極化C波段寬頻帶短背射天線，包括反射基板、反射陣元、介質基體、寄生陣子、輻射天線陣元、輻射天線基板、輻射地、輻射地基板、反射腔及射頻連接件，其特征在于：所述的反射腔為一端封閉一端開口的中空柱體，開口端被反射基板封閉，反射腔內由封閉端向開口端依次平行排列有輻射地基板、介質基體和輻射天線基板；所述的反射基板為圓板，在反射基板朝向反射腔一側刻蝕有圓形反射陣元；所述輻射天線基板朝向反射基板一側的中心刻蝕有一片正方形的金屬貼片，構成輻射天線陣元；所述輻射地基板朝向介質基體一側為輻射地；所述的寄生陣子為銅制二層臺階圓柱體，小直徑段依次穿過輻射天線基板、介質基體和輻射地基板，支撐在反射腔封閉端，大直徑段位于輻射天線基板朝向反射基板一側；所述的射頻連接件由反射腔封閉端依次貫通輻射地基板、介質基體和輻射天線基板，與輻射天線陣元的金屬貼片相接。

【技術特征摘要】
1.一種垂直極化C波段寬頻帶短背射天線，包括反射基板、反射陣元、介質基體、
寄生陣子、輻射天線陣元、輻射天線基板、輻射地、輻射地基板、反射腔及射頻連
接件，其特征在于：所述的反射腔為一端封閉一端開口的中空柱體，開口端被反射
基板封閉，反射腔內由封閉端向開口端依次平行排列有輻射地基板、介質基體和輻
射天線基板；所述的反射基板為圓板，在反射基板朝向反射腔一側刻蝕有圓形反射
陣元；所述輻射天線基板朝向反射基板一側的中心刻蝕有一片正方形的金屬貼片，
構成輻射天線陣元；所述輻射地基板朝向介質基體一側為輻射地；所述的寄生陣子
為銅制二層臺階圓柱體，小直徑段依次穿過輻射天線基板、介質基體和輻射地基板，
支撐在反射腔封閉端，大直徑段位于輻射天線基板朝向反射基板一側；所述的射頻
連接件由反射腔封閉端依次貫通輻射地基板、介質基體和輻射天線基板，與輻射天
線陣元的金屬貼片相接。
2.根據權利要求1所述的垂直極化C波段寬頻帶短背射天線，其特征在于：所述的
反射基板使用型號為FR-4的PCB板材加工而成，厚度為天線工作波長的0.03倍，
直徑為天線工作波長的2倍；所述反射陣元的直徑為天線工作波長的0.54倍。
3.根據權利要求1所述的垂直極化C波段寬頻帶短背射天線，其特征在于：所述的
寄生陣子大直徑段的直徑為天線工作波長的0.12倍，高度為天線工作波長的0.06
倍；小直徑段的直徑為天線工作波長的0.06倍，高度為天線工作波長的0.2倍。
4.根據權利要求1所述的垂直極化C波段寬頻帶短背...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹輝，張朋，
申請(專利權)人：西安愛生技術集團公司，西北工業大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61