[发明专利]一种超宽带对数周期天线及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线，特别是涉及一种超宽带对数周期天线及其制作方法，属于微波与天线技术领域。

背景技术

对数周期天线是一种常见的宽带天线，由于其良好的宽带特性，在短波、超短波及微波波段范围内获得广泛的应用，如天波传播的通信天线、电视共用天线系统的接收天线及抛物面或透镜天线的初级辐射器或相控阵天线阵的辐射单元等。

对数周期天线是把一些天线按照某一种规律排列(如周期性排列)，使其形成自相似结构，其天线的电特性随频率的对数作周期性变化。其中，按某一种规律排列的这些天线包括多种类型，如齿片形、偶极子、八木天线等，其中最典型且应用最多的就是对数周期偶极子天线。

现有技术中无论采用哪种类型的天线，一般的设计方法，大都通过天线工程设计书的图表，找出最佳的天线比例常数τ和天线间隔常数σ；然后根据传统对数周期天线的一整套设计流程，把频带内的最高频率和最低频率代进去，计算出天线夹角、各偶极子长度和间距。然而，这样设计出的对数周期天线虽然能在设计频带范围内获得方向图不分裂，满足天线方向图设计要求；但是，其天线驻波比却难以满足工程实际要求。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种超宽带对数周期天线及其制作方法，可大幅减少设计时间和成本，使天线驻波比性能得到最优化，而且通过操作方便的制作方法制得的对数周期天线具有结构简单、拆装方便、安全可靠、实用性强等优点。

为了达到上述目的，本发明提供的对数周期天线所采用的技术方案是：

一种超宽带对数周期天线，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。

其中，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。

而且，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。

本发明进一步设置为：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。

本发明进一步设置为：所述方管包括立方管、正三边形管或正多边形管。

本发明进一步设置为：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。

本发明还提供一种超宽带对数周期天线的制作方法，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：