[发明专利]一种具有半空间覆盖功能的宽带垂直极化天线

说明书

本发明公开了一种具有半空间覆盖功能的宽带垂直极化天线，包括金属底板、竖立于所述金属底板上方的盘锥形金属体和螺旋绕于所述盘锥形金属体外周的螺旋线形金属带，所述盘锥形金属体为倒截头锥体，其下圆的半径小于上圆的半径，所述下圆与所述金属底板间隔一距离g，所述螺旋线形金属带与所述盘锥形金属体之间具有空隙s，所述螺旋线形金属带的一端接触所述金属底板，另一端向上螺旋延伸超出所述盘锥形金属体。本发明能够实现天线在上半平面的增益全部大于‑3.5dBi，实现了方向图的半空间覆盖。此外，本发明的天线具有尺寸小，稳定性强的特点，可以满足在战斗机上的安装和使用需求。

技术领域

本发明属于天线设计领域，特别涉及一种具有半空间覆盖功能的宽带垂直极化天线。

背景技术

在机载天线的设计当中，飞机间的通信是一个重要的需求。两架飞机之间的方位角、俯仰角和翻滚角变化往往很大，尤其是对于战斗机平台，在做各种战术机动动作时，两架飞机之间的相对位置往往会在很短的时间内产生巨大的变化。在这种状况下，保证飞机之间的正常通信十分重要，如果在这段时间，飞机之间的通信出现问题，可能会导致严重的后果。这就对飞机间通信天线提出了很高的要求，即，要求天线的方向图有很大的空间覆盖范围，以在两架飞机在相对位置快速变化的情况下，保证飞机之间的正常通信。

通常的机载飞机间通信天线采用单极子天线的形式，这种天线在飞机的方位面上是全向覆盖的，而且天线的极化情况较好，为垂直极化。但是这种天线在飞机的俯仰面上的覆盖很差，这是由于天线本身的特性造成的后果。经过初步的仿真计算，以-3dBi的增益为标准，该单极子天线在飞机上方只能覆盖60％左右的空间角，在飞机正上方，该天线的增益极低，完全无法满足飞机之间的正常通信需求。

然而，仅仅满足天线的半空间覆盖是不够的。由于飞机之间通信频率并不固定，为了防止被监听，通信频率需要经常改变，因此，还需要通信天线可以在宽带范围内进行半空间覆盖。此外，天线的极化方式也较为重要，飞机之间的通信天线通常使用垂直极化。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明设计了一种具有半空间覆盖功能的宽带垂直极化天线，通过将盘锥形金属体天线和螺旋线形金属带天线相结合，能够实现天线在上半平面的增益全部大于-3.5dBi，实现了方向图的半空间覆盖。此外，本发明所设计的天线具有尺寸小，稳定性强的特点，可以满足在战斗机上的安装和使用需求。

根据本发明的一方面，提供了一种具有半空间覆盖功能的宽带垂直极化天线，包括金属底板、竖立于所述金属底板上方的盘锥形金属体和螺旋绕于所述盘锥形金属体外周的螺旋线形金属带。

所述盘锥形金属体为倒截头锥体，其下圆的半径小于上圆的半径，所述下圆与所述金属底板间隔一距离g，

所述螺旋线形金属带与所述盘锥形金属体之间具有空隙s，所述螺旋线形金属带的一端接触所述金属底板，另一端向上螺旋延伸超出所述盘锥形金属体，所述螺旋线形金属带的结构用如下参数方程表示：

x＝(p+qt/(2π))*cos(t)

y＝(p+qt/(2π))*sin(t)

z＝ut/(2π)

其中，x，y，z分别为所述螺旋线形金属带上的各点的位置坐标，单位为mm；p，q，u，分别为待定的常数，1≤p≤10，10≤q≤40，15≤u≤50； t为参数方程的参数，0≤t≤4π。

在一些实施例中，所述螺旋线形金属带的带宽w可以为1～3mm。

在一些实施例中，所述距离g可以为1～10mm。

在一些实施例中，所述空隙s可以为1～10mm。所述空隙s的具体值可以由螺旋线形金属带的参数方程和盘锥形金属体的尺寸确定。

在一些实施例中，所述金属底板和所述螺旋线形金属带均可由厚度为 0.2～2mm的铜板制成。