[实用新型]小型化360度周向天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及天线技术，具体是指小型化360度周向天线。

背景技术

微波周向天线较多应用于一点多址通信中，广泛地应用于军事、航天、遥控、遥测领域。在较低频段中，微波周向天线主要有螺旋天线、交叉馈电式天线、波导缝隙天线；而随着现代通信技术的发展，通信频率向更高的波段发展已是必然趋势，在C波段或更高的频段，波长很短，以上提到的天线由于结构复杂，导致加工费用高，调试困难，并且馈电结构也难于设计，使得天线的带宽较窄；同时这些类型的天线高度均超过半波长或者四分之一波长，天线高度太大导致其占用的体积空间较大，并且天线RCS（雷达散射截面）也较大，对各类载体平台的电磁隐身特性也带来较大影响。

考虑到上述情况，有必要为实际通信平台开发一种周向天线，即小型化周向天线，使它能够提供比现有天线更理想的电磁特性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种小型化360度周向天线，使其具备小型化，能快速连接和优异的性能参数。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：小型化360度周向天线，包括金属圆盘，金属圆盘背面焊接有金属单极圆筒，金属单极圆筒的轴线过金属圆盘的圆心，还包括同轴线，同轴线的同轴线内导体外径面设置螺纹，金属单极圆筒的内径面设置有螺纹，同轴线内导体插入到金属单极圆筒内进行螺纹配合连接，还包括金属地板，金属地板中心开外导体通孔，同轴线的同轴线外导体穿过金属地板的外导体通孔，还包括介质垫片，介质垫片设置在同轴线外导体与金属单极圆筒之间，同轴线内导体贯穿介质垫片。

本实用新型是由金属圆盘、金属单极圆筒、介质垫片、金属地板以及同轴线（同轴馈电连接器）共同构成。

金属圆盘直径为r₁、厚度h₁，金属单极圆筒直径为径r₂、高度h₂，它们加工为一个整体；金属单极圆筒中部有螺纹孔；介质垫片为一个类似“瓶盖”的腔体结构，其材质采用聚四氟乙烯，介质垫片直径为r₃、厚度h₃，中间有通孔使得同轴线内导体通过，其下部腔体尺寸可使得同轴线外导体刚好深入其内部；金属地板中间有通孔使得同轴线外导体通过；同轴线为市售产品，可选用的是N型同轴连接器N-50KF-C，其特殊之处在于伸出的内芯有螺纹，它可以直接穿过介质垫片上的通孔与金属单极圆筒中部的螺纹孔旋拧在一起，从而使得整个天线成为一个整体。

在本设计中，金属圆盘及金属单极圆筒是起辐射作用的最主要部件，用于向空间辐射电磁波。当发射信号时，同轴线通过连接的同轴电缆输入外接发射机的发射信号，同轴线内导体输出的能量激起金属圆盘及金属单极圆筒上的表面电流，从而产生辐射；由于所采用的金属单极圆筒直径较大，使得天线可以发射较宽带宽范围内的垂直极化电磁波；由于金属单极圆筒顶端接入了金属圆盘，这使得天线顶端的电流不为零，有效的实现了天线的小型化；由于介质垫片为腔体结构，分隔开天线的辐射结构与金属地板，使得同轴线能够有效的激励天线电流；金属圆盘、金属单极圆筒及介质垫片在结构上均成中心轴对称分布，可以使得天线在水平面360度范围内辐射场均匀分布。

介质垫片的圆周边向金属地板方向延伸形成圆形筒，该圆形筒包覆在同轴线外导体的外壁上。

金属地板远离金属圆盘的一面还设置有地板加强件，同轴线外导体贯穿地板加强件。

金属圆盘的尺寸在很大程度上决定了天线的谐振频率，针对不同的金属圆盘直径r₁反射损耗随频率的变化曲线。研究发现，随着直径r₁的增大，天线的谐振频率逐渐向低频端偏移，与一般的单偶极子天线类似，辐射体尺寸与天线频率呈现出相反的变化规律。

针对不同的金属圆盘厚度h₁反射损耗随频率的变化曲线。研究发现，金属圆盘的厚度同样会影响天线的谐振频率，随着厚度的增大，天线的谐振频率逐渐向低频端偏移，与金属圆盘直径类似，该尺寸的大小与天线频率高低呈现出相反的变化规律。