【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及無線電偵測，特別是涉及一種基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線系統(tǒng)及設(shè)計方法。
技術(shù)介紹
1、傳統(tǒng)天線制作在剛性襯底上，使用導(dǎo)電性能良好但不具有柔性的金屬材料，導(dǎo)致天線不具有柔性，而且天線在拉伸條件下發(fā)生形變，工作頻率迅速變化導(dǎo)致性能惡化，難以滿足柔性系統(tǒng)的需求。從國內(nèi)外最新的研究現(xiàn)狀來看，實現(xiàn)天線的柔性化主要有兩種方向：一是在材料上使柔性金屬材料和柔性介質(zhì)材料相結(jié)合；二是在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行設(shè)計，如硬薄膜屈曲結(jié)構(gòu)島橋結(jié)構(gòu)、開放網(wǎng)格結(jié)構(gòu)等。
2、目前有多種材料被用作柔性器件的基底，例如聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚酰亞胺(pi)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇(pen)、聚四氟乙烯(ptf)、液晶聚合物(lcp)、丁尼布、聚酯、滌綸和玻璃纖維等。同時金屬納米顆粒、銀納米線、碳納米管、銅絲紗、石墨烯、聚苯胺復(fù)合材料、ito、銅箔等導(dǎo)電材料為制備柔性、可拉伸性的天線提供了輻射表面。
3、另外一方面，早期的超寬帶天線研究還不是特別成熟的時候電子偵察系統(tǒng)的帶寬主要被天線的帶寬所限制。電子偵察天線因為其較窄的工作帶寬所以并沒有得到廣泛的應(yīng)用，而且由于輻射源的寬帶特性，往往需要很多副天線組成天線陣列才能實現(xiàn)寬頻通帶去覆蓋輻射源的帶寬。
4、隨著無線電應(yīng)用頻段不斷擴(kuò)展以及超寬帶天線技術(shù)的發(fā)展，寬帶電子偵察系統(tǒng)也得到全方位的改善。超寬帶偵測天線作為無線電業(yè)務(wù)系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，其重要性越來越明顯，對超寬帶天線的研究也因此變成國內(nèi)外爭相研制的主要課題。因為超寬帶技術(shù)具有許
5、日前常見的超寬帶天線有：雙錐天線、槽線天線、螺旋天線、脊喇叭天線、和對數(shù)周期天線等。單個斜雙錐天線、平面螺旋天線、盡管具有寬頻帶特性，但是增益一般較低，有的只有1-2dbi，難以滿足高增益要求。對數(shù)周期天線、tem喇叭天線、槽線天線雖然具有相對較高增益，但是存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大問題，難以應(yīng)用到體積受限環(huán)境中。
6、早期的偵收天線技術(shù)主要研究和應(yīng)用重點在寬頻段和寬波束，一些寬頻帶天線得到大量研究和應(yīng)用，典型的有：平面螺旋天線、雙錐天線、tem喇叭天線、對數(shù)周期天線、槽線天線、介質(zhì)諧振器天線等。單個斜雙錐天線、平面螺旋天線、盡管具有寬頻帶特性，但是增益一般較低，有的只有1-2dbi，難以滿足高增益要求。對數(shù)周期天線、tem喇叭天線、槽線天線雖然具有相對較高增益，但是存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大問題，難以應(yīng)用到體積受限環(huán)境。
7、目前柔性天線在整個世界范圍內(nèi)屬于較為新型的思想，傳統(tǒng)剛性天線設(shè)計理念成熟，但是天線不具有柔性，從而使得天線在拉伸條件下發(fā)生形變，工作頻率迅速變化導(dǎo)致性能惡化，此外硬基板設(shè)計的天線面臨著重量大的問題，難以滿足下一代的柔性系統(tǒng)需求國內(nèi)在超寬帶電子偵察產(chǎn)品研制方面還在理論研究和實驗室階段，真正國產(chǎn)化的產(chǎn)品還很有限，所以現(xiàn)在更有必要開展對天線寬帶化和小型化的研究。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是一種基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了如下方案：
3、一種基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線系統(tǒng)，包括：接收天線模塊和發(fā)射天線模塊；
4、所述接收天線模塊，包括：第一基板和印刷在基板正反面的第一天線振子陣列；
5、所述第一基板，采用由底部長方形加頂部梯形構(gòu)成的多邊形結(jié)構(gòu)；
6、所述第一天線振子陣列，由若干第一天線振子平行排列組成，所述第一天線振子采用平行倒l形的結(jié)構(gòu)，所述第一天線振子沿所述基板尺寸逐漸變小，正反兩面的所述第一天線振子陣列關(guān)于天線中心軸對稱；
7、所述發(fā)射天線模塊，包括第二基板和印刷在基板正反面的第二天線振子陣列；
8、所述第二基板，采用由底部長方形加頂部梯形構(gòu)成的多邊形結(jié)構(gòu)；
9、所述第二天線振子陣列，由若干第二天線振子平行排列組成，所述第二天線振子采用平行直線的結(jié)構(gòu)，所述第二天線振子沿所述基板尺寸逐漸變小，正反兩面的所述第二天線振子陣列關(guān)于天線中心軸對稱。
10、一種基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線系統(tǒng)的設(shè)計方法，設(shè)計所述的基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線系統(tǒng)；其中，接收天線與發(fā)射天線的設(shè)計方法相同，所述方法包括：
11、s1.確定天線振子長度和間距的比例因子和空間因子；
12、s2.基于所述比例因子和空間因子，計算各天線振子的長度、寬度和間距；
13、s3.基于所述各天線振子的長度、寬度和間距，計算天線集合線寬度；
14、s4.確定饋線方式；
15、s5.基于所述各天線振子的長度、寬度和間距，天線集合線寬度，以及饋線方式完成輕小型化共孔徑超寬帶天線的設(shè)計。
16、可選地，基于預(yù)設(shè)約束條件，確定天線振子長度和間距的縮比因子和空間因子；其中，所述預(yù)設(shè)約束條件包括：在lpda天線增益與縮比因子和空間因子的關(guān)系圖中，在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，縮比因子和空間因子的取值應(yīng)最靠近lpda最佳設(shè)計曲線。
17、可選地，所述縮比因子為：
18、
19、其中，rn為第n個天線振子與虛頂點間的距離，ln為第n個天線振子的長度，dn為第n個振子和第n+1個振子的距離，τ為天線振子長度和間距的縮比因子；
20、所述空間因子為：
21、
22、其中，σ為空間因子。
23、可選地，計算各天線振子的長度、寬度和間距包括：
24、根據(jù)天線的工作頻段確定最低設(shè)計頻率fl和最高設(shè)計頻率fu；
25、基于所述最低設(shè)計頻率fl和最高設(shè)計頻率fu，利用第一預(yù)設(shè)公式，計算天線振子總數(shù)目；
26、基于第二預(yù)設(shè)公式，確定最短天線振子長度l1和最長天線振子長度lmax；
27、基于天線振子總數(shù)目和天線振子寬度與天線振子長度的第三預(yù)設(shè)公式，確定各天線振子的長度、寬度和間距。
28、可選地，所述第一預(yù)設(shè)公式為；
29、
30、其中，n為天線振子總數(shù)目，τ為天線振子長度和間距的縮比因子，k1為下截斷常數(shù)，k2為上截斷常數(shù)；
31、所述第二預(yù)設(shè)公式為：
32、
33、其中，λl為天線工作最低頻率對應(yīng)的波長，λu為天線工作最高頻率對應(yīng)的波長；
34、所述第三預(yù)設(shè)公式為：
35、
3本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線系統(tǒng)，其特征在于，包括：接收天線模塊和發(fā)射天線模塊；
2.一種基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，用于設(shè)計如權(quán)利要求1所述的基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線系統(tǒng)；其中，接收天線與發(fā)射天線的設(shè)計方法相同，所述方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線的設(shè)計方法，其特征在于，基于預(yù)設(shè)約束條件，確定天線振子長度和間距的縮比因子和空間因子；其中，所述預(yù)設(shè)約束條件包括：在LPDA天線增益與縮比因子和空間因子的關(guān)系圖中，在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，縮比因子和空間因子的取值應(yīng)最靠近LPDA最佳設(shè)計曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線的設(shè)計方法，其特征在于，所述縮比因子為：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線的設(shè)計方法，其特征在于，計算各天線振子的長度、寬度和間距包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線的設(shè)計方法，其特征在于，計算天線集合線寬度的方式為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線系統(tǒng)，其特征在于，包括：接收天線模塊和發(fā)射天線模塊；
2.一種基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，用于設(shè)計如權(quán)利要求1所述的基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線系統(tǒng)；其中，接收天線與發(fā)射天線的設(shè)計方法相同，所述方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于印刷對數(shù)周期天線的輕小型化共孔徑超寬帶天線的設(shè)計方法，其特征在于，基于預(yù)設(shè)約束條件，確定天線振子長度和間距的縮比因子和空間因子；其中，所述預(yù)設(shè)約束條件包括：在lpda天線增益與縮比因子和空間因子的關(guān)系圖中，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳竹梅，羅智超，劉尚麟，胡錦山，楊志濠，鄒見效，劉昊，李章平，
申請(專利權(quán))人：電子科技大學(xué)深圳高等研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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