[发明专利]一种三段式复合月牙槽型设计的TEM喇叭天线

说明书

本发明公开一种三段式复合月牙槽型设计的TEM喇叭天线，包括三段式非均匀指数渐变的上下导体板、导体板外侧的复合矩形框结构，矩形框的上下平板采用月牙型开槽设计，且天线上下结构对称；上下导体板和矩形框构成TEM喇叭天线主辐射单元；矩形框背板处有馈电孔，用于同轴接头内芯穿过并与上导体板相连，对其进行馈电；同轴接头的外导体与矩形框背板相连；天线的上导体板、下导体板分别由三部分组成。本发明可用于电磁兼容测试等领域，该天线采用三段式非均匀指数渐变导体板，改善天线的辐射方向图的波纹现象；天线上下矩形框平板做月牙型开槽设计，阻断高次模传输，有效集中天线辐射能量，提高天线的增益。

技术领域

本发明一种三段式复合月牙槽型设计的TEM喇叭天线，属于超宽带天线设计领域。在2.2-18.5GHz频段内具有小于2.5的电压驻波比，在8GHz时天线的最高增益可达9.78dBi，天线尺寸为88*78*52mm³，可用于电磁兼容测试等领域。本发明的三段式导体板有利于端口匹配特性改进。本发明的月牙槽型设计有利于天线辐射能量集中，提高天线增益。

背景技术

随着无线设备工作频谱的拓宽，人们对超宽带天线的需求也急剧增加，所以超宽带天线的研究也越来越受到人们的重视。超宽带天线在电磁兼容测试系统、电磁测量系统、超宽带雷达系统等领域的应用越来越广泛。其中，蝴蝶领结天线，Vivaldi天线，螺旋天线，还有双脊天线和TEM喇叭天线等已成为许多不同雷达系统的重要组成部分之一。其中，TEM喇叭天线由于具有超宽带阻抗匹配，单向辐射，低色散和低失真等特性，已经广泛地被应用在各种设备中，尤其是在超宽带通信和脉冲雷达设备中。

TEM喇叭天线可以理解为是由一对平行板制成的阻抗变换器，以将传输线的阻抗与传播介质相匹配。所以在设计天线时能够将输入阻抗逐渐转换为传播介质阻抗的形状是首要考虑的。该转换可以通过使用均匀指数型，Chebyshev型，Hecken型或椭圆轮廓型天线来实现。

然而，随着天线带宽的拓展，其弊端也日益凸显。首先，在较高频率处大多数超宽带TEM喇叭天线主波束有波动，并且主瓣存在凹陷，这会使得天线在实际的应用中产生很多问题。如今，人们也已经提出了很多方法来改善这样的问题，例如去除天线的部分结构或者改变天线的形状等；再者，由于天线带宽的下截止频率的减小，在该天线上工作的电磁波的波长随之增加。因为天线的尺寸和在其上工作的电磁波波长相比拟的时候，电磁波的能量才能有效地辐射出去，所以当电磁波波长增加时，天线的尺寸也随之增大了，这使得天线的制作难度加大，而且适用面也大大缩小，这种情况极大地阻碍了超宽带天线的发展。所以，研究如何设计天线的形状和结构，使其在较小尺寸下也能拥有较好性能是十分重要的。

发明内容

本发明针对以上情况设计了一种三段式复合月牙槽型设计的TEM喇叭天线，可用于电磁兼容测试等领域。该天线采用三段式非均匀指数渐变导体板，改善天线的辐射方向图的波纹现象；天线上下矩形框平板做月牙型开槽设计，阻断高次模传输，有效集中天线辐射能量，提高天线的增益。

本发明设计了一种三段式复合月牙槽型设计的TEM喇叭天线，其包括三段式非均匀指数渐变的上下导体板、导体板外侧的复合矩形框结构，其中，矩形框的上下平板采用月牙型开槽设计，且天线上下结构对称；其中上下导体板和矩形框构成TEM喇叭天线主辐射单元；矩形框背板处有馈电孔，用于同轴接头内芯穿过并与上导体板相连，对其进行馈电；同轴接头的外导体与矩形框背板相连；

天线的上导体板、下导体板分别由三部分组成，即上导体板由第一段上导体板、第二段上导体板和第三段上导体板组成；下导体板也由第一段下导体板、第二段下导体板和第三段下导体板组成。