[实用新型]宽频带赋形天线外罩及微波天线

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及通信天线领域，尤其涉及一种宽频带赋形天线外罩及包含该宽频带赋形天线外罩的微波天线。

【背景技术】

在点对点或者单点对多点的微波通信网络中，微波天线是必不可少的接收和发射电磁波信号的装置。随着微波通信需求的增长，通信网络变得越来越密集，微波通信系统之间产生互相干扰的潜在风险也越来越大。

为避免或减弱微波通信系统之间的互相干扰，各行政当局和网络运营商制定了严格的标准以限定微波天线的辐射方向图包络，再根据不同的通信网络要求来选择满足不同标准等级的微波天线。

天线外罩是微波天线系统的重要组成部件，主要起两个作用：第一，保护天线免受灰尘、雨雪、冰冻等自然环境的影响；第二，减小微波天线系统的风力负荷，进而减轻天线安装系统的机械性能要求。

因此，天线外罩的工程设计目标通常包括以下几点：

在电气性能上，天线外罩不能导致天线的增益、回波损耗、辐射方向图包络以及前后比等性能指标恶化，天线外罩的最佳的设计目标是能改善天线的电气性能；

在机械性能上，天线外罩需具有结构强度好、体积小、风荷小等优点；

在成本方面，天线外罩本身的成本以及安装到天线上的成本要低。

如果天线外罩的设计无法满足上述工程设计目标，则会对天线的电气性能产生以下不良影响：

损失了天线增益，这主要由天线外罩引入的插入损耗导致的，因此要求设计天线外罩时不仅要选择低损耗的介质材料，还要合理设计天线外罩的厚度，从而使天线外罩具有良好的波束透过性能；

增加了天线的回波损耗，即恶化了天线的输入电压驻波比，这主要是由天线外罩结构本身导致的反射电磁波重新回到馈源所致；

影响了天线的辐射方向图包络性能，尤其恶化了天线的前后比性能，这是由于天线外罩扰乱了天线反射面边缘的绕射场分布所致，情况严重时，天线外罩甚至会对绕射场产生后向“引导”作用，从而引起了天线的后向辐射。

现有微波天线的天线外罩大多采用单层结构，并且主要包括三种结构形式：平板形、外凸形以及内凹形。同时，现有天线外罩的制造材料一般选用质地均匀、介电常数稳定和损耗低的介质材料。然而，上述现有单层结构的天线外罩无法完全满足上述电气性能设计目标，比如其机械性能差和成本较高。下面分别描述这三种现有单层结构的天线外罩的缺点。

平板形单层结构的天线外罩通常采用厚度约为半个介质材料波长的介质材料，从而使天线外罩获得较好的透波性能，进而减小天线外罩对增益和输入电压驻波比的影响。然而，这种平板形单层结构的天线外罩存在以下不足：

首先，频带宽度受限，因而无法应用于宽频带微波天线系统；

其次，由于现有平板形单层结构的天线外罩的边缘部分通常未经特殊赋形处理，因此对天线的辐射方向图包络，尤其是前后比有较大不良影响；

最后，平板形单层结构的天线外罩本身的机械强度较差。

现有技术中的内凹形或者外凸形单层结构的天线外罩虽然可以通过一定的锥角设计来获得较宽的频带特性，但是这些结构往往未考虑到对辐射方向图包络尤其是前后比性能的影响；另外，内凹形单层结构的天线外罩的机械强度和风荷性能不佳。而且，虽然通过锥角的设计获得了较宽的频带特性，但是通常其相对频带宽度一般在15％左右，这种相对频带宽度仍然无法满足带宽要求较高比如要求带宽为6～40GHz的微波天线的使用需求。

此外，对于工作频段为较低频段的微波天线尤其是6～10GHz的微波天线而言，传统的单层结构的天线外罩，无论采用平板形，外凸形，还是内凹形，由于需要按照半个介质波长进行结构设计，所以导致天线外罩的厚度较大，其重量因而也比较大，尤其是中、大口径的天线外罩，甚至超过整个反射面组件的重量，造成整个天线系统载荷较大，同时其制造成本和整体运输成本也随之增加。相应地，安装了这种天线外罩的微波天线也承受类似的缺点与不足。

因此有必要提供一种改进的天线外罩，尤其是宽频带赋形天线外罩及微波天线，以便克服现有技术中的缺点与不足。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于克服上述天线外罩方案之不足，提供一种微波天线及其外罩，使外罩在微波天线中不仅具有较好的电气性能和机械性能，还具有40％以上的相对频带宽度，可同时适合多款产品，且重量较轻，成本亦较低。

为实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：