[发明专利]一种异型介质加载双极化背腔天线的设计方法

说明书

本发明涉及宽带背腔天线技术领域，公开了一种异型介质加载双极化背腔天线的设计方法，该方法包括对振子片、异型加载介质板、双线平衡器、高阻抗线、定位介质片和馈电探针这几个方面的设计，通过将振子、腔体和双线平衡装置采用一体化结构消除传统振子激励背腔天线结构上的弊端，从而拓展使用范围，通过天线反射腔上的四条加强筋立柱与异型加载介质板连接使天线构成封闭结构从而提高天线的整体刚性。本发明设计的背腔天线可消除3：1带宽范围内的高频端方向图严重畸变难题，整体结构抗强振能力强。

技术领域

本发明涉及宽带背腔天线技术领域，尤其涉及一种异型介质加载双极化背腔天线的设计方法。

背景技术

双极化背腔天线的优点是能通过后端网络构成任何极化，在电子设备上的应用较广。正交振子激励的背腔天线是宽带双极化背腔天线的典型实现方式。传统正交蝴蝶结振子激励的宽带背腔天线带宽在2：1～2.5：1。影响带宽的主要因素是激励振子的具体实现形式，口径尺寸取决于背腔天线的具体结构。当激励振子露出背腔口面，腔体尺寸可以小于0.3个低频端波长，但是辐射方向图质量较差，这种背腔天线本质上已经退化为反射型振子天线，使用环境受限。当激励振子在背腔口面以内，背腔的口面尺寸难以控制在0.5个低频端波长以内。这导致双极化背腔天线高频端辐射方向图畸变严重。此外，传统的正交振子激励背腔天线虽结构简单，但抗高强度振动能力弱。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种异型介质加载双极化背腔天线的设计方法，该方法通过将振子、腔体和双线平衡装置采用一体化结构消除传统振子激励背腔天线结构上的弊端，从而拓展使用范围；通过天线反射腔上的四条加强筋立柱与异型加载介质板连接使天线构成封闭结构从而提高天线的整体刚性。

本发明采用的技术方案如下：一种异型介质加载双极化背腔天线的设计方法，包括：

振子片的设计：振子片包括V型振子片和H型振子片，采用常规蝴蝶结与板状偶极子相结合的方式设计V型振子片和H型振子片，振子片的宽度选择范围为0.08-0.12个低频端波长，振子片的双臂长度选择范围为0.25-0.3个低频端波长；

异型加载介质板的设计：将异型加载介质板紧贴固定在天线口面，异型加载介质板选取0.03-0.05个低频端等效波长；

定位介质片的设计：将定位介质片的直径设置成与振子片的双臂长度相同，去除定位介质片的中心部分，去除的中心部分直径在振子片双臂长度的-范围内选取，定位介质片的厚度选择范围为0.0005-0.001个低频端波长；

双线平衡器的设计：采用四根金属短路立柱实现；不相邻的两根立柱构成双线传输线；立柱和背腔底部短路连接（结构上为一个整体）。

高阻抗线的设计：将高阻抗线内嵌在双线平衡器的同轴馈线中，高阻抗线的特性阻抗在70-100欧之间选取，高阻抗性的长度在-个高频端波长范围内选取；

馈电探针的设计：在馈电探针的中间部分增加高温低损耗抗辐照介质套。

进一步地，所述定位介质片材料选择低损耗高强度介质材料。

进一步地，所述异型加载介质板的设计还包括：在异型加载介质板的中心去除部分介质。

进一步地，去除部分介质的深度不超过异型介质加载板厚度的三分之二。

进一步地，所述异型加载介质板的材料选用聚醚醚酮、陶瓷、聚酰亚胺中的任意一种。

进一步地，所述馈电探针采用金属片形式设计制作。

进一步地，所述V型振子片和H型振子片互相垂直。

进一步地，双线传输线的特性阻抗在120～300Ω范围内选取。