[发明专利]超宽带高增益天线技术及实现方法

说明书

技术领域

本发明属于被动探测系统微波技术与天线领域。本发明提供一种高增益多倍频程宽带天线的设计方法，该天线采用反射面的形式，通过设计宽带馈源及优化反射面结构参数来实现高增益宽带天线。

背景技术

随着电磁理论与天线技术的发展，当今的电子对抗、电子侦察等各种电子系统对宽带天线的需求日益增多。对抛物面形式的宽带天线来讲，其特性主要取决于宽频带馈源的形式，如平面螺旋天线、对数周期天线、脊喇叭天线等。对于要求线极化的天线系统，平面螺旋天线有增益损失；对数周期天线辐射相心随频率变化大，作馈源使用天线效率低；常见的脊喇叭天线通常用作发射天线，仅对阻抗特性提出要求，而对辐射方向图及辐射相位不做要求。在宽带抛物面天线系统中，脊喇叭馈源是关键元件之一，其性能好坏直接影响到天线的指向、副瓣等技术指标。因此设计频带宽、幅-相特性好、效率高的多倍频程脊喇叭馈源就显得尤为重要和迫切。

发明内容

本发明的目的在于为反射面天线提供一种大带宽高效率脊喇叭馈源的实现方法及其与反射面天线的匹配设计。

实现本发明目的的技术解决方案为：

该脊喇叭馈源采用新颖的传统标准喇叭的改型结构，运用微波HFSS设计软件技术并结合实验手段，通过优化脊喇叭脊的曲线方程以及同轴-脊波导变换器的相关参数，同时对馈电波导E壁进行坡结构的过渡处理，如图2、图3所示。这种结构无需添加任何匹配装置，易加工成型，成品一致性好，在5倍频程的带宽内获得较小驻波、有良好的辐射特性与标准喇叭接近，完全满足高性能宽带抛物面天线系统的使用要求。

待设计好宽带馈源后，对其电性能进行测试。根据其副-相特性及物理结构参数优化反射面参数，使其两者实现匹配设计，从而实现大增益多倍频程宽带天线。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)电压驻波比工作频带宽：在5倍频程的频带内，电压驻波比小于等于1.8；(2)馈源在整个带宽±50°照射电平≤-6dB；(3)馈源无需添加任何匹配装置，易于加工制造，成品一致性好；(4)整个天线系统增益高，且增益的频率特性好；

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1是天线系统结构示意图。

图2是馈电波导横截面示意图；

图3是馈电波导横截面示意图。

具体实施方式

本发明为一种大增益多倍频程宽带天线设计技术方法，具体实施步骤：

(1)确定所设计天线的工作带宽：5倍频程；

(2)根据增益确定合适的反射面口径；

(3)设计5倍频程宽带馈源：

确定合适的馈电波导参数a1＝230mm，b1＝110mm；；

确定合适的脊喇叭口面参数A1＝500mm，B1＝400mm；

确定喇叭天线的纵向高度h＝712mm；

采用HFSS软件对脊进行结构设计，曲线方程z(y)＝2·e^0.02708y+y；

确定坡的度数α₁＝36.7°；

设计同轴-脊波导变换器；

(4)完成5倍频程宽带馈源的加工，调试，并对其副-相特性进行测试。根据馈源副-相特性对反射面结构参数(如：偏置高度、焦距等)进行调整。

(5)待馈源与反射面装配完毕进行测试。根据测试结果微调馈源位置，使得天线在5倍频程工作带宽具有良好的电性能。