[发明专利]一种平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子

说明书

本发明公开了一种平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子，其包括：底板以及设置在所述底板上端面上的一对十字形交叉设置的蝶形偶极子构成的蝶形振子馈电结构。本发明为了增加辐射方向图的半功率波束宽度，减小天线尺寸，对双极化蝶形振子结构进行了改进，将振子臂向地板方向弯折成一定角度；当弯折角度为40°时，VSWR(电压驻波比)在1.5以下，从4GHz到8GHz可以获得良好的带内特性；这种新型平面弯折的交叉型宽带双极化蝶形振子具有非常低的剖面(小于低频波长的1/6)和低的交叉极化以及对称的辐射方向图，因此该天线单元将是无线通信相控阵天线和和射电天文相控阵馈源较好的单元选择，并且在毫米波通信将有较大的应用前景。

技术领域

本发明涉及宽带双极化蝶形振子领域，尤其是涉及一种平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子。

背景技术

相控阵馈源的方向图取决于所用的单个阵元的类型、指向、在空间的位置以及激励电流的幅度和相位，因此阵列设计中天线单元的选择和设计起着至关重要的作用，其特性极大地限制了整个阵列的可实现性能。

传统的基于印刷辐射结构的天线单元只能实现中等带宽(25％)。为了满足宽带系统的要求，各种宽带天线单元依次被提出，其中较为常用的是缝隙口径(Vivaldi)天线阵列，尽管Vivaldi天线具有优良的宽带性能，但方向图交叉极化较高且对称性较差。此外，由于Vivaldi相邻天线单元之间需要连续的电连接，双极化Vivaldi天线阵列不适合模块化的建设且难以组装，这无疑增加了阵列的维护成本。旋转体对称(BOR)Vivaldi天线解决了传统Vivaldi天线模块化的问题，但需要依靠特殊加工工艺，很难应用在较高频率上。强耦合偶极子阵列(TCDAs)具有剖面低、频带宽、低交叉极化的特点，但是TCDA中有损介质材料的引入会产生较大的噪声，这在高灵敏度系统如射电望远镜和深空站天线系统应用中是非常不利的。

单元在设计上可以采用辐射边界条件的单元优化设计，也可以采用周期性边界天线的无限大阵列的设计方法。然而这两种方法各有局限，基于辐射边界条件的单元设计未考虑到单元间的耦合作用；周期性边界条件考虑到单元间的耦合，但忽略了有限阵列的边缘效应。

为了设计用于大规模阵列(阵列规模超过10×10)，可以使用用于分析无限阵列的Floquet端口结合周期性主从边界条件条件来预测阵列特性。周期结构的辐射场可以用一组正交函数表示。将源信号序列的(m，n)项分解为TEzmn和TMzmn模态源，可以确定每个模态对应项的电磁场分量。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种平面弯折十字交叉型宽带双极化蝶形振子，包括：底板以及设置在所述底板上端面上的一对十字形交叉设置的蝶形偶极子构成的蝶形振子馈电结构；

所述蝶形振子馈电结构包括4个金属振子臂、2个中空圆柱型同轴外导体、2个接地圆柱、2个同轴内探针以及2个馈电连接片；其中，所述中空圆柱型同轴外导体和所述接地圆柱的上下端均固定设置有一三角形底座；中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其下端的所述三角形底座固定设置在所述底板上；2个中空圆柱型同轴外导体以及2个接地圆柱在底板上形成两行两列的方形结构，2个中空圆柱型同轴外导体相邻设置；中空圆柱型同轴外导体和接地圆柱分别通过其上端的所述三角形底座与1个所述金属振子臂固定连接；