[发明专利]一种具有半空间覆盖功能的宽带天线

说明书

本发明公开了一种具有半空间覆盖功能的宽带天线，包括金属底板、长方体状介质体和倒梯形金属板，所述长方体状介质体具有长边、宽边和高边，所述长方体状介质体平置于所述金属底板的上表面，所述倒梯形金属板的短边从上方垂直插入所述长方体状介质体并且与所述金属底板间隔一距离g₀，所述倒梯形金属板与所述长方体状介质体的长边垂直。本发明通过将介质谐振天线和单极子天线结合，实现了天线能在一个很宽的频带内，满足方向图的半空间覆盖，并使天线的方向图特性基本稳定，即随着天线工作频率的改变，天线的方向图特性变化较小。

技术领域

本发明属于天线设计领域，特别涉及一种具有半空间覆盖功能的，由介质谐振天线和刀形单极子天线相结合的宽带天线。

背景技术

在机载天线的设计当中，飞机间的通信是一个重要的需求。两架飞机之间的方位角、俯仰角和翻滚角变化往往很大，尤其是对于战斗机平台，在做各种战术机动动作时，两架飞机之间的相对位置往往会在很短的时间内产生巨大的变化。在这种状况下，保证飞机之间的正常通信十分重要，如果在这段时间，飞机之间的通信出现问题，可能会导致严重的后果。这就对飞机间通信天线提出了很高的要求，即，要求天线的方向图有很大的空间覆盖范围，以在两架飞机在相对位置快速变化的情况下，保证飞机之间的正常通信。

通常的机载飞机间通信天线采用单极子天线的形式，这种天线在飞机的方位面上是全向覆盖的，而且天线的极化情况较好，为垂直极化。但是这种天线在飞机的俯仰面上的覆盖很差，这是由于天线本身的特性造成的后果。经过初步的仿真计算，以-3dBi的增益为标准，该单极子天线在飞机上方只能覆盖60％左右的空间角，在飞机正上方，该天线的增益极低，完全无法满足飞机之间的正常通信需求。

此外，由于飞机之间通信的频率并不固定，因此仅在单一频率上满足半空间覆盖也是不够的。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明设计了一种具有半空间覆盖功能的宽带天线，通过将介质谐振天线和单极子天线结合，实现了天线能在一个很宽的频带内，满足方向图的半空间覆盖，并使天线的方向图特性基本稳定，即随着天线工作频率的改变，天线的方向图特性变化较小。

根据本发明的一方面，提供了一种具有半空间覆盖功能的宽带天线，包括金属底板、长方体状介质体和倒梯形金属板，所述长方体状介质体具有长边、宽边和高边，所述长方体状介质体平置于所述金属底板的上表面，所述倒梯形金属板的短边从上方垂直插入所述长方体状介质体并且与所述金属底板间隔一距离g₀，所述倒梯形金属板的短边插入所述长方体状介质体的内部，所述倒梯形金属板的长边位于所述长方体状介质体的外部，所述倒梯形金属板与所述长方体状介质体的长边垂直；所述金属底板的边界延伸超过所述长方体状介质体的边界。

优选地，所述长方体状介质体的宽边的长度大于其高边的长度。

优选地，所述金属底板为矩形板，其各边分别对应地平行于所述长方体状介质体的底面的各边。

优选地，所述长方体状介质体的介电常数ε为6～100。

优选地，所述距离g₀为0.2～5mm。

优选地，所述金属底板和所述倒梯形金属板均由厚度为0.2～2mm的铜板制成。

优选地，所述倒梯形金属板的高度可以随天线工作频段的增大而减小。

优选地，所述倒梯形金属板距所述长方体状介质体的宽边之一的垂直距离d₂为5～30mm。

优选地，所述宽带天线的波长为160mm～230mm。

本发明的有益效果：

1)将单极子天线和介质谐振天线两种宽带天线相结合，实现了天线在上半平面的增益全部大于-3dBi，实现了方向图的半空间覆盖。