[实用新型]一种小型化S波段垂直极化宽带偶极子天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种S波段宽频带垂直极化偶极子天线。

背景技术

目前，在高速无线移动通信领域中，数据传输及测控系统的前端天线多以偶极子形式如普通套筒单极子天线、螺旋法向模辐射天线、刀形天线等为主。这些天线往往增益较低（0dB以下）、工作频带带宽较窄(小于5%)，同时天线波束在俯仰方向很难满足3dB波束宽度在正负25度俯仰的要求。而在机载、高速列车等移动通信领域中为了扩展通信距离，满足天线垂直极化辐射、宽频带通信要求，同时也要满足小型化、制作安装简便等特性，新的垂直极化、全向辐射、宽频带、具有较高增益的天线的设计日趋重要。对于普通的套筒单极子天线，如王元坤在《线天线的宽频带技术》（王元坤、李玉权,线天线的宽频带技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，1995年）书中所述，普通的套筒单极子天线采用同轴线馈电，同轴线的内导体伸出作为辐射体，外导体与一四分之一波长的金属套筒相连，或是由外导体直接充当套筒，一般情况下套筒单极子天线可以具有将近10%左右的带宽。但是，普通的套筒单极子天线在制作时不宜加工实现，尤其是在低频段设计时套筒的尺寸过长，加工、安装、调试都不方便，极大地限制了该天线的使用频段范围。螺旋法向模辐射天线实际上就是一种螺旋天线，当螺旋直径与工作波长之比小于0.18倍时，螺旋天线呈现出与偶极子相似的辐射方向。螺旋法向模辐射天线的优势在于节省空间，可以在较小的安装空间内工作在较低的频率上，但是也存在天线辐射效率较低，工作频带较窄（小于2%）等缺点。刀形天线属于变形偶极子天线，其常用于高速飞行器的通信，考虑到高速运动的气流影响做成“马刀”形式，但是由于天线本身辐射体相对于标准偶极子天线变形较大，使方向图发生较大畸变，且工作带宽也受到一定程度的影响，因此刀形天线适用于对天线方向图及工作带宽要求不是特别严格的通信场合，如有人飞行器中的语音电台通信等。

发明内容

为了克服现有技术不能满足S波段通信系统天线在高速移动平台上小型化、宽频带快速安装要求的不足，本发明提供一种垂直极化宽带S波段天线，采用分段式设计改变原有天线中心有源阵子的辐射形式，在原有套筒内部加载介质隔套，以较小的套筒高度尺寸（小于五分之一波长）、反射底盘直径（小于三分之一波长）和安装结构达到了小型化、宽频带工作的要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括天线罩、有源阵子、介质隔套、绝缘垫片、套筒及反射底盘组件和射频连接件。天线罩使用环氧层压玻璃布制作，为中空的圆柱形筒状结构，上端为封闭面，下端开口；套筒及反射底盘组件为三层台阶圆柱体，自上而下直径逐级增大，上圆柱内部承载介质隔套，中间圆柱固定天线罩，套筒及反射底盘组件中心处开有一个通孔，通孔直径与射频连接件内部的绝缘介质直径相同，其中放置绝缘垫片，绝缘垫片的上表面与中间圆柱体的上表面齐平；有源阵子为上下两节圆柱体，上圆柱为天线的主辐射体，下圆柱为有源阵子次辐射体及有源与射频连接件内导体相接的馈电端口；有源阵子垂直于反射底盘的上表面，下辐射体垂直穿过介质隔套，底部端面与绝缘垫片表面相切，射频连接件的内导体穿过绝缘垫片和有源阵子底部的安装通孔固定连接。射频连接件将铜轴电缆与天线可靠连接。

所述的天线罩壁厚为天线工作波长的千分之一，直径为二分之一波长，高度为四分之三波长。

所述的套筒及反射底盘组件的上圆柱壁厚千分之二波长，直径尺寸为二分之一波长，高度为五分之一波长；中间圆柱直径尺寸比上圆柱直径大百分之二波长；下圆柱直径尺寸比中间圆柱直径大百分之二波长，中间圆柱与下圆柱的厚度之和能够保证射频连接件的内导体伸出中间圆柱表面至少5mm。

所述的有源阵子的上圆柱为天线直径为波长的百分之十，高度为四分之一波长，下圆柱直径为波长的百分之二，高度与套筒及反射底盘组件中的上圆柱或介质隔套高度相同。

所述的波长为天线的工作波长。

所述的介质隔套为特氟隆材质的圆柱体，直径为套筒及反射底盘组件中上圆柱中空部分的直径尺寸，中心处开有一个直径与有源阵子下辐射体直径相同的通孔，介质隔套放置于套筒及反射底盘组件中上圆柱的中空部分，放置后其上表面与组件中上圆柱端面齐平。

所述的绝缘垫片为特氟隆材质的圆柱体，直径与套筒及反射底盘组件中心通孔直径相同，厚度为套筒及反射底盘组件中间及下圆柱厚度之和，中心开有一个直径与射频连接件内导体直径大小相同的通孔。

所述的有源阵子、套筒及反射底盘组件采用硬质铝材料。