本發(fā)明屬于雷達設(shè)備天線領(lǐng)域，具體涉及一種雙頻段端射天線，可用于機載平臺上。

背景技術(shù)：

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展以及飛行器功能需求的擴展，越來越多的雷達設(shè)備安裝在飛行器上，使得機載雷達設(shè)備的密度越來越高。天線作為雷達設(shè)備傳感器前端，安裝在機體表面，為滿足在有限的裝機環(huán)境下安裝更多的雷達設(shè)備，需要對天線小型化、集成化設(shè)計。

2、申請?zhí)枮?02010747676.2的專利文獻公開了一種微帶陣列盤錐復合共形天線，其通過嵌入固定在反射腔體腔底上的金屬圓錐體和金屬圓盤構(gòu)成盤錐天線，固定在金屬圓盤上的介質(zhì)基片上設(shè)有2×2的矩形輻射貼片單元，矩形輻射貼片單元通過一分四微帶功分器并聯(lián)饋電，盤錐天線和微帶陣列天線組成了一個即能輻射水平全向的垂直極化信號，又能向天頂定向輻射的水平極化信號的復合天線。該天線雖說能雙頻段復合，但微帶陣列天線的最大增益指向為法線方向，在端射方向大角域范圍內(nèi)增益低，因而在使用時會產(chǎn)生空間盲區(qū)，無法滿足端射方向通信需求；此外由于該天線是由微帶陣列輻射貼片、介質(zhì)基片、金屬圓盤、金屬柱、金屬圓錐體、貼片探針、錐臺探針和反射腔體組成，結(jié)構(gòu)數(shù)量多，故加工工藝相對復雜。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于盤錐結(jié)構(gòu)的雙頻段端射天線，以簡化天線結(jié)構(gòu)，用一個天線同時在兩個工作頻帶內(nèi)滿足端射方向的大角域范圍通信需求。

2、實現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案如下：

3、一種基于盤錐結(jié)構(gòu)的雙頻段端射天線包括天線罩1、天線體2、雙工器3，其特征在于：

4、所述天線體2，包括盤錐21、輻射振子22、絕緣體23和匹配體24；

5、該盤錐21包括錐體211、安裝法蘭212和調(diào)節(jié)腔213，且錐體211位于最上層、安裝法蘭212位于中層，調(diào)節(jié)腔213位于最下層；

6、該輻射振子22位于絕緣體23內(nèi)部，且二者同軸；

7、該絕緣體23位于匹配體24正上方，二者緊密貼合且均位于盤錐21的內(nèi)部。

8、進一步，所述錐體211的頂部直徑為φ1、底部直徑為φ2、高度為h1，錐體頂部與絕緣體23頂部的間距為h3，通過調(diào)節(jié)這些參數(shù)實現(xiàn)對天線輻射方向的調(diào)整，使天線端射方向的角域范圍滿足設(shè)計要求。

9、進一步，所述輻射振子22，其直徑為φ5，高度為h4；所述絕緣體23，其直徑為φ4、高度為h5，且h5不小于錐體211頂部與絕緣體23頂部的間距h3，不大于輻射振子22高度h4；所述通過同時調(diào)節(jié)輻射振子22和絕緣體23的參數(shù)，以使天線能在兩個頻段同時工作。

10、進一步，所述匹配體24為金屬材質(zhì)，其選用臺階式、弧形漸變式、圓錐體的任意一種結(jié)構(gòu)形式，用于調(diào)節(jié)盤錐21、輻射振子22、絕緣體23之間的阻抗匹配，以使天線的駐波系數(shù)滿足設(shè)計要求。

11、所述調(diào)節(jié)腔213，其內(nèi)腔長度為l1、寬度為w1、高度為h2、倒角半徑為r1，該高度h2不小于匹配體24的高度，該內(nèi)腔長度l1及寬度w1由矩形波導的傳輸特性確定，以使調(diào)節(jié)腔213能傳輸天線兩個工作頻段的電磁波。

12、進一步，所述天線罩1，其采用寬頻帶多層結(jié)構(gòu),緊固定在安裝法蘭212上表面，使得安裝法蘭上表面與天線罩下表面緊密貼合，其材料選用透波材料，以使天線兩個工作頻帶內(nèi)透波性能良好，減小天線向外輻射的能量損耗。

13、進一步，所述雙工器3包括三個端口31、32、33，該第一端口31與調(diào)節(jié)腔213內(nèi)腔尺寸一致，并緊固連接，使得雙工器3的上表面與天線體2的下表面緊密貼合；該第二端口32和第三端口33均采用矩形結(jié)構(gòu)，其尺寸根據(jù)矩形波導的傳輸特性確定，以使其傳輸頻率滿足天線雙頻段工作要求。

14、本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

15、1.本發(fā)明的天線體由于采用具有寬頻帶特性的盤錐結(jié)構(gòu)，可通過錐體、絕緣體及輻射振子的結(jié)合，既能實現(xiàn)天線角域范圍的調(diào)節(jié)，又能使天線同時在兩個頻段工作，充分提高機載平臺的孔徑利用率，減少天線孔徑數(shù)。

16、2.本發(fā)明由于引入匹配體使天線的阻抗匹配良好，故兩個工作頻段端射方向都有較高增益，滿足雷達設(shè)備端射方向通信需求。

17、3.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于建模，便于加工，具有較大的實用價值。

技術(shù)特征：

1.一種基于盤錐結(jié)構(gòu)的雙頻段端射天線，包括天線罩(1)、天線體(2)、雙工器(3)，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述錐體(211)的頂部直徑為φ1、底部直徑為φ2、高度為h1，錐體頂部與絕緣體(23)頂部的間距為h3，通過調(diào)節(jié)這些參數(shù)實現(xiàn)對天線輻射方向的調(diào)整，使天線端射方向的角域范圍滿足設(shè)計要求。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述匹配體(24)為金屬材質(zhì)，其選用臺階式、弧形漸變式、圓錐體的任意一種結(jié)構(gòu)形式，用于調(diào)節(jié)盤錐(21)、輻射振子(22)、絕緣體(23)之間的阻抗匹配，以使天線的駐波系數(shù)滿足設(shè)計要求。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述調(diào)節(jié)腔(213)，其內(nèi)腔長度為l1、寬度為w1、高度為h2、倒角半徑為r1，該高度h2不小于匹配體(24)的高度，該內(nèi)腔長度l1及寬度w1由矩形波導的傳輸特性確定，以使調(diào)節(jié)腔(213)能傳輸天線兩個工作頻段的電磁波。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述天線罩(1)，其采用寬頻帶多層結(jié)構(gòu),緊固定在安裝法蘭(212)上表面，使得安裝法蘭上表面與天線罩下表面緊密貼合，其材料選用透波材料，以使天線兩個工作頻帶內(nèi)透波性能良好，減小天線向外輻射的能量損耗。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述雙工器(3)包括三個端口(31、32、33)，該第一端口(31)與調(diào)節(jié)腔(213)內(nèi)腔尺寸一致，并緊固連接，使得雙工器(3)的上表面與天線體(2)的下表面緊密貼合；該第二端口(32)和第三端口(33)均采用矩形結(jié)構(gòu)，其尺寸根據(jù)矩形波導的傳輸特性確定，以使其傳輸頻率滿足天線雙頻段工作要求。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線，其特征在于，所述調(diào)節(jié)輻射振子(22)和絕緣體(23)，是在仿真軟件中建立天線模型，將輻射振子(22)和絕緣體(23)的參數(shù)設(shè)置為變量，通過改變這些變量，對比天線兩個頻段的方向圖仿真結(jié)果，當其中一組參數(shù)的仿真結(jié)果滿足設(shè)計要求，則參數(shù)調(diào)節(jié)完成。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線，其特征在于，所述匹配體(24)實現(xiàn)調(diào)節(jié)盤錐(21)、輻射振子(22)、絕緣體(23)之間的阻抗匹配，是在仿真軟件中建立天線模型，將匹配體(24)的形狀及其具體尺寸設(shè)置為變量，通過改變這些變量，對比天線的駐波系數(shù)的仿真結(jié)果變化圖像，當其中一組變量的仿真結(jié)果滿足設(shè)計要求，則阻抗匹配完成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于盤錐結(jié)構(gòu)的雙頻段端射天線，主要解決機載平臺天線孔徑數(shù)量多以及端射方向大角域增益低的問題。其包括天線罩(1)、天線體(2)和雙工器(3)，天線罩(1)位于最上層，其具備寬頻帶透波特性，用于保護天線體內(nèi)部的輻射結(jié)構(gòu)；天線體(2)位于中間層，其包括盤錐、輻射振子、絕緣體和匹配體，用于發(fā)射與接收電磁波；該盤錐包括：可調(diào)節(jié)角域范圍的錐體、用于連接天線罩的安裝法蘭以及能傳輸雙頻段信號的調(diào)節(jié)腔；雙工器(3)位于最下層，用于同時傳輸兩個頻率不同的信號，并將兩個信號相互隔離，保證天線在兩個頻段都能同時正常工作。本發(fā)明既能減少天線孔徑數(shù)量，又能提高天線端射方向大角域增益，且結(jié)構(gòu)簡單、便于加工，可用于機載平臺上。

技術(shù)研發(fā)人員：高文斌,焦磊,張萌萌,孫赫言,趙喜娟,鄭翕文,卜凡湘,趙科偉,李曉華,王紅麗
受保護的技術(shù)使用者：陜西長嶺電子科技有限責任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15