[发明专利]波瓣仰角可调水平极化全向天线设计技术

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种波瓣仰角可调水平极化全向天线设计技术，具体是双金属板加载、介质支撑、俯仰波束指向可调的单层微带偶极子圆形阵列天线。本发明既可用作广电通信领域的收发天线，又可在电子对抗中用作诱饵天线。

背景技术

水平极化全向天线的辐射方向图在方位面内是一个无方向性的圆，它广泛应用于通讯广播、雷达信标和敌我识别等领域。由于磁偶极子并不存在，所以水平极化全向天线需要靠方向图叠加形成全向辐射。

微带全向天线因其易加工、轻重量、低成本等特点而得到广泛研究，比较典型的方法有：

1.非水平共面组合天线，主要有圆柱共形微带天线(Immanual Jayakumar，Ramesh Garg，Sarap B K，Bhagwan Lal.A conformal cylindrical microstrip array forproducing omnidirectional radiation pattern[J].IEEE Transaction on Antennas and Propagation，1986，34(10)：1258-1261)、四单元微带贴片方形阵(李硕，水平极化全向(高增益)通讯天线的设计和研究，电子科技大学2007年硕士论文)。这种类型将天线单元环绕载体分布，能够形成全向辐射。但存在制作精度要求高和重量大的缺点。

2.水平共面组合天线，主要有Alford环天线、印刷偶极子方形阵(钱嵩松，李兴国.一种由渐变缝隙天线构成的等效全向天线.微波学报，2006年，22(2)：41-44)和印刷偶极子圆形阵(冯祖建，张立新，孙绍国.水平极化全向天线的设计.微波学报，2008年，24(6)：60-64)。这种类型的天线单元全部蚀刻在微带板上，制作精度高且质量轻。但是现有的设计存在着阻抗匹配困难，下方安装金属支撑结构使天线波束上翘且俯仰面波束指向不可调等缺点。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种波瓣仰角可调水平极化全向天线设计技术，克服天线阻抗匹配困难，天线俯仰波束指向不可调等缺点。天线具有结构简单，增益高，方位面内波瓣起伏低和抗干扰能力强等特点。

实现上述目的的具体技术方案如下：

利用多个微带偶极子模拟电流环，四个微带偶极子均匀分布在微带板的圆周上。在微带板上、下两侧加载两块金属板。利用四根介质柱的法兰支撑微带板并用螺钉固定，介质柱的另一端固定在金属板的安装孔中。

微带偶极子的终端为弧形，且在各偶极子对之间留有间隔。

利用两级功分网络馈电。每两个微带偶极子的平行双线馈电网络并联后，再经平行双线至微带线过渡，最后两条微带线并联与同轴接头匹配。

采用了对称馈电结构。

在下方金属板中间打孔，供馈电电缆穿过。

本发明微带天线的有益技术效果体现在下述几个方面：

1、微带偶极子上、下两侧各加载一块金属板，金属板的镜像效应提高了天线的增益；同时提高了天线上、下端的抗干扰能力。

2、调整金属板直径尺寸，可改变俯仰面波束指向。

3、每两个微带偶极子的平行双线馈电网络并联后再变换至微带线，降低了平行双线与微带线匹配难度。

4、馈电电缆从下方金属板的中心孔穿过，不影响天线全向辐射特性。

最终设计结果表明，本发明天线在10％的相对频带内驻波小于1.5，方位面内增益高于2.3dB，增益起伏小于1dB，交叉极化电平低于-30dB。天线俯仰面内波束指向调节简单。

附图说明

下面结合说明书附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。

图1为本发明天线的结构透视图；

图2为本发明天线的微带板俯视图；

图3为本发明天线的微带偶极子单元；

图4为本发明天线的馈电网络；

图5为实施例1的高频结构仿真(HFSS)软件仿真的端口驻波曲线；

图6～8为实施例1的高频结构仿真(HFSS)软件仿真的天线低、中、高频点的方位面辐射方向图；

图9～11为实施例1的高频结构仿真(HFSS)软件仿真的天线低、中、高频点的俯仰面辐射方向图；

图12为实施例2的高频结构仿真(HFSS)软件仿真的中频俯仰面辐射方向图；

图13为实施例3两单元线阵的结构透视图。

具体实施方式

实施例1：