[发明专利]一种小型化甚高频单极子类型天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种甚高频单极子类型天线，更具体地说是一种体积小，结构简单易于加工，增益优于3dB，带宽可工作在118–136MHz之间的一种单极子类型全向性天线。

背景技术

单极子天线，英文名称:Monopole Antenna，是一种经典的垂直极化，全向辐射天线，它由四分之一波长的金属管与金属接地面组成，其带宽大，良好的垂直极化特性等优点被广泛用作于航空甚高频通信天线。

根据文献《现代天线设计》，直至目前有很多种实现单极子天线小型化的方法，常见的方法有以下几种：（1）采用顶端加载技术，例如：L型天线，贴片顶端加载等；（2）盘锥天线，可以说是单极子天线的一种变形，即将四分之一波长的单极子金属臂换成一个金属圆盘，从而降低单极子天线高度，接地层变成了圆锥体，同轴传输线馈电于金属圆盘中心；（3）采用电感加载，电感加载是在单极子天线中端加载螺旋的金属线圈，在低频段产生新的频率从而实现单极子天线小型化；（4）采用人造周期性电磁带隙结构，电磁带隙结构是一种周期性的人造结构，具有带隙特性。当电磁波在其中传播时，即在特定的带隙频率范围内，电磁波不能够在该结构中传播。电磁带隙结构在带隙频率附近有很强的色散效应，工作波长显著降低，这一特性常被用于微波天线的小型化设计。电磁带隙结构有很多种，通常用于微波天线的结构多是高阻抗表面型，该结构可以替换普通金属接地面和单极子天线形成新型的单极子天线类型。

顶端加载技术可以有效地缩小单极子天线高度，然而缺点是导致高Q值，带宽变窄；盘锥天线和电感加载技术，可以能够扩展天线带宽，然而对于降低单极子天线的高度的能力有限，另外通常这种类型天线阻抗带宽要比方向图带宽好很多；周期性人造电磁结构的加载技术是最近几年比较流行的学术研究，然而这种结构局限于周期单元的数量才能出现很好的色散效应，目前仅发表于毫米波段，在厘米波和米波的应用还有待于进一步的改进。

目前为了实现单极子天线小型化的技术途径多是顶端加载技术，即在单极子顶端加载电感、电容或组合式元器件，在低频段产生新的谐振频率从而缩小天线尺寸，这种方法不仅会在天线工作频率周围滋生许多谐振频率，而且元器件的加载会降低天线的性能，无法同时满足天线小型化，带宽，增益之间的多方面需求，并且顶端加载单极子天线在冲击振动要求高的场合下，会使天线的可靠性大大降低。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种体积小，带宽足够宽，可工作于甚高频段的一种单极子类型可共形天线，能够服务于航空甚高频天线的应用。

本发明技术解决方案：一种小型化甚高频单极子类型天线，其特征在于：包括由上至下依次按对称中心叠设的金属箔（1）；在所述金属箔（1）上开槽出缝隙天线单元（2），所述缝隙天线单元（2）由一个缝隙圆环连接两个T型的共面波导组成并位于金属箔（1）对称中心，所述的缝隙圆环周长为λ_e/10，所述的缝隙天线单元（2）从金属箔（1）的上下面看是通透的；所述的金属箔（1）依附在微波陶瓷介质板（3）表面；在所述的金属箔（1）对称中心加载馈电探针（4）；在所述的馈电探针周围成45度的方向上以列，行间距相等的周期性排布方式加载4个相同半径的短路探针（5），所述的短路探针有一部分是暴露在空气层（6）中。在所述的空气层（6）下面分别是金属接地层（7），聚四氟乙烯介质板（8），以及印刷在聚四氟乙烯介质板上的微带阻抗变换器（9）。

所述的小型化甚高频单极子类型天线，其特征在于：所述微波陶瓷介质板（3）介电常数为9.8，正切损耗值为0.002，尺寸是0.6λ_e x0.6λ_e，厚度为0.8mm，λ_e表示波在微波陶瓷介质板中的波长λ_e=1/（ε_r^-0.5）。

所述的小型化甚高频单极子类型天线，其特征在于：所述的微带阻抗变换器一端连接馈电探针（4）的末端，在所述的微带阻抗变换器（9）的另一端，连接射频接插件SMA接头（10），馈电探针半径为0.5mm。

所述的小型化甚高频单极子类型天线，其特征在于：所述的短路探针连接于所述的基板表面上的金属箔（1）和金属接地层（5），半径为1mm。

所述的小型化甚高频单极子类型天线，其特征在于：所有金属箔（1）是铜箔或银箔，铜箔需要做抗氧化处理。