[发明专利]一种方向图可重构的纯水喇叭天线

说明书

本发明公开了一种方向图可重构纯水喇叭天线，包括：透明树脂储水容器、同轴探针、阻抗匹配用金属锥；所述透明树脂储水容器为由透明树脂制成的矩形开口波导，所述透明树脂储水容器内侧设有夹层，所述透明树脂储水容器通过设置在夹层内的树脂壁分割为2段，其中一段H面两翼设有一对张角构成H面喇叭，且张角内部设有夹层，所述同轴探针设置于透明树脂储水容器内部，用于进行同轴馈电；所述金属锥设置在同轴探针上，用于阻抗匹配。本发明具有宽带、方向图可重构、高透明性能，且设计简单、易于加工。

技术领域

本发明属于微波天线领域，具体为一种方向图可重构的纯水喇叭天线。

背景技术

近年来，使用液体材料设计天线的思想因其易于可重构的特性而得到广泛关注，其中纯水又因具有常见易得、无色透明等特点而得到了尤其多的应用。水天线的设计与应用已成为天线工程研究的热点。水天线往往具备便宜、结构简单、易于加工、高透明度、可重构等特点。

近期涌现出很多水天线设计，其中香港城市大学陆贵文教授团队在《A waterdense dielectric patch antenna》《A Wideband and optically transparent waterpatch antenna with broadside radiation pattern》等论文中提出用薄水层构成天线。其中纯水部分更多起到阻隔能量而非辐射的效果。最终构成了纯水贴片天线，获得了极高的透明度与辐射效率，但其辐射方向图与传统微带贴片天线无异，不具备较高的方向性，且不具备可重构特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方向图可重构的纯水喇叭天线。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种方向图可重构纯水喇叭天线，包括：透明树脂储水容器、同轴探针、阻抗匹配用金属锥；所述透明树脂储水容器为由透明树脂制成的矩形开口波导，所述透明树脂储水容器内侧设有夹层，所述透明树脂储水容器通过设置在夹层内的树脂壁分割为2段，其中一段H面两翼设有一对张角构成H面喇叭，且张角内部设有独立夹层，所述同轴探针设置于透明树脂储水容器内部，用于进行同轴馈电；所述金属锥设置在同轴探针上，用于阻抗匹配。

优选地，所述透明树脂储水容器内侧夹层与张角内侧夹层厚度相同。

优选地，在透明树脂储水容器另一段的夹层内注纯净水，并通过分别在两翼张角或其中一段夹层内注纯净水，使夹层内水流形状在H面喇叭与矩形开口波导间切换以改变张角大小。

优选地，所述夹层厚度t＝2mm；所述透明树脂储水容器透明树脂壁厚t₀＝2mm。

优选地，透明树脂储水容器另一段的宽为a＝80mm；高为b＝35mm；长为l₁＝50mm。

优选地，同轴探针内直径d₁＝0.6mm，外直径d₂＝2mm；同轴探针距离另一段透明树脂储水容器波导壁d＝24mm。

优选地，所述金属锥半径r_c＝9mm；高h＝15mm。

优选地，其中一段透明树脂储水容器的宽a₂＝240mm；长l₂＝150mm。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、方向图可重构：利用纯水高介电常数的特性，取代传统金属壁对能量进行阻隔，同时利用水的流动性，弥补了传统喇叭天线结构固定的缺点，解决了喇叭天线的可重构问题；

2、高透明度：利用纯水高透明度的特性，配合透明树脂作为储水容器，使得整个天线具有极高的透明度。

3、结构简单：采用同轴探针直接插入进行馈电，馈电结构简单；天线整体呈对称结构，易于加工。