[发明专利]一种垂直极化C波段宽频带短背射天线

说明书

本发明提供了一种垂直极化C波段宽频带短背射天线，反射腔的开口端被反射基板封闭，反射腔内排列辐射地基板、介质基体和辐射天线基板；反射基板朝向反射腔一侧刻蚀有圆形反射阵元；辐射天线基板朝向反射基板一侧的中心刻蚀有方形金属贴片；寄生阵子的小直径段依次穿过辐射天线基板、介质基体和辐射地基板，支撑在反射腔底部，大直径段位于辐射天线基板朝向反射基板一侧；射频连接件由反射腔底部依次贯通辐射地基板、介质基体和辐射天线基板，与辐射天线阵元的金属贴片相接。本发明达到了主瓣宽、副瓣低、结构简单、便携小型化、宽频带工作的要求，可用于对地面基站通信、地面跟踪引导通信及抗干扰通讯系统中。

技术领域

本发明属于雷达及通信天线技术领域，具体涉及一种短背射天线。

背景技术

目前，在移动数据通信传输、地面抗干扰通信及测控跟踪系统中，前端天线多以垂直极化天线形式，如八木天线、富兰克林天线、平面微带天线及反射面天线等。这些天线往往存在天线尺寸较大、天线馈电系统匹配复杂、工程调试过程复杂、加工成本较高等问题。在机载、高速列车等移动通信领域中及高精度测向系统中为了扩展通信距离，抑制地面通信的多径干扰问题，同时也要满足小型化、制作安装简便等特性，新的垂直极化、定向辐射、满足宽频带工作、低副瓣、具有较高增益的天线的设计日趋重要。在众多的垂直极化天线的形式中，短背射天线具有较高的辐射增益，较低的副瓣辐射。如H.W.Ehrenspeck在《Theshort-backfire antenna》(H.W.Ehrenspeck,“The short-backfire antenn a,”Proc.IEEE,vol.53,no.6,pp.1138–1140,Aug.1965.)中所述，短背射天线由一个反射器、半波振子及部分引向器组成。但是，普通的短背射天线存在工作带宽窄、设计过程复杂、不宜加工实现等缺点，尤其是整体天线尺寸过大，加工、安装、调试过程都不方便，极大程度地限制了该天线的使用范围。D.Gray与H.Tsuji在《Short backfire antenna with microstripClavin feed》(D.Gray H.Tsuji，“Short backfire antenna with microstrip Clavinfeed”，IET Microwave,Antennas&Propagation,2009,Vol.3,ISS.8,pp.1211–1217)中提出了一种L波段、基于倾斜寄生耦合线技术的宽带圆极化短背射天线。但是在文献中仅仅是对于短背射天线中的寄生元的作用进行了原理性的探讨，其倾斜耦合线的倾斜角度及安装固定方式很难满足简单，坚固，耐用的工程实际设计要求，且其设计中通过一根支撑杆安装固定反射片的方式对于天线的辐射和馈电及安装造成影响，更不便于工程应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种垂直极化C波段宽频带天线，采用微带辐射阵元与寄生阵元耦合技术达到了主瓣宽、副瓣低、结构简单、便携小型化、宽频带工作的要求，可用于对地面基站通信、地面跟踪引导通信及抗干扰通讯系统中。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括反射基板、反射阵元、介质基体、寄生阵子、辐射天线阵元、辐射天线基板、辐射地、辐射地基板、反射腔及射频连接件；

所述的反射腔为一端封闭一端开口的中空柱体，开口端被反射基板封闭，反射腔内由封闭端向开口端依次平行排列有辐射地基板、介质基体和辐射天线基板；所述的反射基板为圆板，在反射基板朝向反射腔一侧刻蚀有圆形反射阵元；所述辐射天线基板朝向反射基板一侧的中心刻蚀有一片正方形的金属贴片，构成辐射天线阵元；所述辐射地基板朝向介质基体一侧为辐射地；所述的寄生阵子为铜制二层台阶圆柱体，小直径段依次穿过辐射天线基板、介质基体和辐射地基板，支撑在反射腔封闭端，大直径段位于辐射天线基板朝向反射基板一侧；所述的射频连接件由反射腔封闭端依次贯通辐射地基板、介质基体和辐射天线基板，与辐射天线阵元的金属贴片相接。

所述的反射基板使用型号为FR-4的PCB板材加工而成，厚度为天线工作波长的0.03倍，直径为天线工作波长的2倍；所述反射阵元的直径为天线工作波长的0.54倍。