[发明专利]一种可波束赋形的盘锥通信天线

权利要求书

1.一种可波束赋形的盘锥通信天线，其特征在于，包括通过外部接口接收电磁波的呈同轴线结构的馈电巴伦，呈圆锥形状的且小端与馈电巴伦输出端的内导体相连接的天线辐射器，与馈电巴伦输出端的外导体相连接的呈圆盘形状的天线反射腔，以及连接于天线辐射器大端边缘和天线反射腔之间的呈弧形状的天线定向辐射器，其中，所述天线定向辐射器的弧形状曲面与天线辐射器大端边缘的曲率相匹配，电磁波在天线辐射器表面形成电流，和天线反射腔共同作用形成电磁场分布，并通过天线定向辐射器对天线电磁场分布进行调整，实现对天线波束赋形的功能，完成电磁波的辐射；

所述天线辐射器的圆锥形状的侧面配置为沿轴向基于指数曲线函数的曲面，所述指数曲线函数的表达式如下：

F(x)＝A*exp(Bx²+Cx+D)+E

其中，F(x)为自变量x的函数值，A、B、C、D均为设定常数，且A与天线辐射器的大端圆形半径相关，E为调节曲线的平滑度参数；

所述天线定向辐射器配置为一Y轴方向的截平面绕Y轴旋转而成的弧形状立体结构，该Y轴方向的截平面下端与天线反射腔上表面齐平，其长度L＝D1/2–R1，截平面上端为匹配指数曲线函数F(x)的楔形状，截平面两侧边垂直于天线反射腔上表面，该绕Y轴旋转的角度α配置为30°≤α≤150°，其中D1为天线辐射器的大端直径，R1为天线定向辐射器与天线辐射器的间隙，且0＜R1＜D1/2。

2.根据权利要求1所述的可波束赋形的盘锥通信天线，其特征在于，所述馈电巴伦采用过模激励模式传输TEM模，在所述天线辐射器末端激励起高次模，产生反射波，使天线激励状态处于TEM模和高次模的混合状态，TEM基模和高次模的叠加，导致了辐射场对方位角的依赖性，场的极化在垂直方向。

3.根据权利要求1所述的可波束赋形的盘锥通信天线，其特征在于，所述天线反射腔上配置有多个同心的扼流环。

4.根据权利要求3所述的可波束赋形的盘锥通信天线，其特征在于，所述扼流环的高度H2配置为0.1*λ_max≤H2≤0.25*λ_max，其中λ_max为天线工作频段内最大波长；所述扼流环的直径用于阻挡天线反射腔的表面电流，减小电磁波在天线E面沿反射腔表面产生的绕射，控制并调节天线E面方向图形状，提高天线在水平方向的增益。

5.根据权利要求1所述的可波束赋形的盘锥通信天线，其特征在于，所述天线辐射器的大端直径D1用于控制天线工作频段、改善天线阻抗匹配，配置为D1≥0.2*λ_max，所述天线辐射器的小端和大端之间的高度H1用于控制天线工作频段，配置为H1≥0.2*λ_max，其中λ_max为天线工作频段内最大波长；所述天线辐射器的小端直径D2和小端与天线反射腔之间的高度H3用于控制天线匹配特性、调节天线阻抗特性。

6.根据权利要求1所述的可波束赋形的盘锥通信天线，其特征在于，所述天线反射腔的圆盘形状的外径D3用于控制天线工作频段、控制天线E面方向图形状，配置为D3≥0.25*λ_max，其中λ_max为天线工作频段内最大波长。