[发明专利]一种超宽带对数周期天线及其制作方法

权利要求书

1.一种超宽带对数周期天线，其特征在于：包括相互平行设置的上馈管和下馈管，所述上馈管从首端至尾端按序成对设置有长度递减的偶极子，所述下馈管内设有同轴馈线；

所述偶极子包括排序第一的首根偶极子，排序末位的末根偶极子，以及位于首根偶极子和末根偶极子之间的若干根的中间偶极子；所述上馈管和下馈管均为尺寸相同的馈管；

所述同轴馈线包括同轴馈线外导体，和包覆于同轴馈线外导体内的同轴馈线内导体；所述同轴馈线内导体的一端延伸出同轴馈线外导体的一端头、并从位于下馈管管身的开孔引出后焊接于上馈管管身的馈电处，所述馈电处位于末根偶极子和上馈管尾端之间并靠近上馈管尾端；

所述上馈管与下馈管之间的距离X等于馈管尺寸W的[1.44-1.46]倍，即1.44W≤X≤1.46W；

所述末根偶极子与馈电处之间的距离Y等于末根偶极子长度L_min和天线间隔常数σ乘积的[1.9-2.5]倍，即1.9σ*L_min≤Y≤2.5σ*L_min；

所述末根偶极子与上馈管尾部之间的距离Z等于末根偶极子与馈电处之间距离Y的[1.0-1.5]倍，即1.0Y≤Z≤1.5Y。

2.根据权利要求1所述的一种超宽带对数周期天线，其特征在于：所述馈管为方管或圆管，所述馈管尺寸W为方管边长或圆管直径。

3.根据权利要求1所述的一种超宽带对数周期天线，其特征在于：所述方管包括立方管、正三边形管或正多边形管。

4.根据权利要求1所述的一种超宽带对数周期天线，其特征在于：所述上馈管与下馈管之间的距离X等于馈管尺寸W的1.45倍，即X＝1.45W；所述末根偶极子与馈电处之间的距离Y等于末根偶极子长度L_min和天线间隔常数σ乘积的2倍，即Y＝2σ*L_min；所述末根偶极子与上馈管尾部之间的距离Z等于末根偶极子与馈电处之间距离Y的1.15倍，即Z＝1.15Y。

5.根据权利要求1所述的一种超宽带对数周期天线的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)选取天线比例常数τ和天线间隔常数σ；

按照天线比例常数τ、天线间隔常数σ与天线增益的关系，根据天线增益的设计要求，选取对应的天线比例常数τ和天线间隔常数σ；

2)计算首根偶极子的长度L_max；

根据公式(1)和公式(2)计算首根偶极子的长度：

L_max＝K₁λ_L(1)

K₁＝1.01-0.519τ(2)

其中，L_max为首根偶极子的总长度，λ_L为最长波长，K₁为低端截止常数；

3)计算偶极子的总对数N；

根据公式(3)和公式(4)或公式(5)计算偶极子的总对数N：

N=1+lg(K2/K1)+lg(FL/FH)lgτ---(3)]]>

K₂＝7.10τ³-21.3τ²+21.98τ-7.30+σ(21.82-66τ+62.12τ²-18.29τ³)(4)

或，N=1+lg(Bs)lg(1/τ)---(5)]]>

其中，K₂为高端截止常数，B_s＝B[1.1+30.7σ(1-τ)]，天线带宽B＝f_max/f_min；

4)计算中间偶极子的长度和中间偶极子的间距，获得末根偶极子的长度L_min；

计算公式如下：

LnLn-1=anan-1=RnRn-1=dndn-1=τ,]]>

L₁＝L_max＝K₁λ_L，

L_i＝τ^i-1L₁，

L_N＝τ^N-1L₁，

d₁＝2σL₁＝2σL_max，

d_i＝τ^i-1d₁，

其中,i＝1,2,…,N；末根偶极子的长度L_min为第N个偶极子的长度L_N，首根偶极子的长度L_max为第1个偶极子的长度L₁；

5)确定上馈管与下馈管之间的距离X；

根据选用的馈管尺寸W，在上馈管与下馈管之间的距离X等于馈管尺寸W的[1.44-1.46]倍，即1.44W≤X≤1.46W的范围内确定X的取值；

6)确定末根偶极子与馈电处之间的距离Y；

根据步骤1)选取的天线间隔常数σ和步骤4)获得的末根偶极子长度L_min，在末根偶极子与馈电处之间的距离Y等于末根偶极子长度L_min和天线间隔常数σ乘积的[1.9-2.5]倍，即1.9σ*L_min≤Y≤2.5σ*L_min的范围内确定Y的取值；

7)确定末根偶极子与上馈管尾部之间的距离Z；

根据步骤6)确定的末根偶极子与馈电处之间的距离Y，在末根偶极子与上馈管尾部之间的距离Z等于末根偶极子与馈电处之间距离Y的[1.0-1.5]倍，即1.0Y≤Z≤1.5Y的范围内确定Z的取值；

6.根据权利要求5所述的一种超宽带对数周期天线的制作方法，其特征在于：

所述步骤5)确定上馈管与下馈管之间的距离X等于馈管尺寸W的1.45倍，即X＝1.45W，选用的馈管尺寸W为立方管的边长；

所述步骤6)确定末根偶极子与馈电处之间的距离Y等于末根偶极子长度L_min和天线间隔常数σ乘积的2倍，即Y＝2σ*L_min；

所述步骤7)确定末根偶极子与上馈管尾部之间的距离Z等于末根偶极子与馈电处之间距离Y的1.15倍，即Z＝1.15Y。