[实用新型]一种介质加载超宽谱测量天线

说明书

本实用新型公开了一种介质加载超宽谱测量天线，包括TEM天线的上极板，所述上极板设置在下极板上，所述下极板为矩形金属板，为平面金属底板，可以减小尺寸方便安装；所述上极板为等腰三角形金属板，所述上极板的一端与所述下极板之间张开一定角度；本实用新型的优点在于：通过在TEM喇叭内填充一定形状的介质，获得更平坦的幅频特性曲线，展宽了超宽谱测量天线带宽的同时起到天线支撑的作用，天线设计加工简单，安装架设方便可行。

技术领域

本实用新型涉及一种天线，具体地说是一种介质加载超宽谱测量天线，属于天线领域。

背景技术

高功率超宽谱电磁脉冲是一种无载频瞬态强电磁脉冲，具有功率高、脉冲短、频谱宽等特点，在雷达、电子对抗、通信及生物医学等领域具有广阔的应用前景。近年来，在宽带通信、室内定位等领域也有着广泛的应用。高功率超宽谱电磁脉冲辐射场测量技术（以下简称超宽谱测量技术）作为关键技术直接影响上述应用的准确性，超宽谱测量天线技术作为超宽谱测量技术的重要组成部分，成为了系统研究的关键。

国外方面：I A Glover和 P J Moore采用镜像的方法，只保留TEM天线的上极板，用平面金属底板代替接地板，可以减小尺寸方便安装，也有利于阵列天线的排列摆放，但是该天线低频辐射能力有限，带宽较窄。Schwarz H设计了一种超宽谱探测天线，对天线两极板间加脊喇叭，天线可以实现高时间分辨率和空间分辨率，被用在医学超声成像领域，最低工作频率为1.5GHz。相比于传统的喇叭天线，该天线改变了上下极板间侧壁结构的形状，减轻了天线的重量，实现了小型化。其设计增加了天线的低频辐射带宽，但未对时域辐射波形进行研究。Kyung-Ho Chung是从结构的角度出发，对TEM喇叭的上下板进行了改进，采用渐变结构替代了基本模型中的平板，提出了指数锥削的结构用以增加天线的匹配带宽，并且根据平面波导理论，给出了喇叭口面上的阻抗计算公式。根据阻抗计算结果，可以更好的设计喇叭的长度和宽度，实现从馈源特性阻抗到自由空间特性阻抗的变换。

国内方面：朱四桃等分析了TEM 喇叭天线辐射过程，解释了天线辐射方向图在频域的变化趋势。指出了由于阻抗不匹配产生的反射对辐射效率的影响，提出末端加载金属板的方法，减小了末端反射。刘秀祥提出一种新的结构设计，在保持传统TEM喇叭天线超宽谱特性的同时，有效的减小低频反射，展宽带宽。修改后的飘带喇叭天线可以在0.1GHz～4GHz频率范围内始终保持VSWR低于2.0。

通过对现有超宽谱天线技术的分析与调研，要获得超宽带特性从而实现良好的波形保真能力，传统TEM喇叭天线采用的方法概括来说就是改进馈电巴伦设计、对喇叭面采用特殊的曲面设计、喇叭面或末端采用加载结构等，但以上方法造成天线设计难度大、结构复杂、不易加工、架设难度大等问题。

TEM喇叭天线是一个典型的超宽谱天线，能够在较宽的频带内很好地辐射瞬时、宽带短脉冲信号，且设计相对简单。TEM喇叭天线也是当前最典型的定向辐射超宽谱天线，因其具有超宽谱无色散特性，现有的超宽谱天线基本都是TEM喇叭传输线的变形，它在无限长的情况下辐射与频率无关，产生的是球面波，并且具有良好的波形保真能力。受到天线端口中心与边缘相位差的限制，一般要求喇叭张口不能太大。

由于自身双导体板的结构，导致了TEM喇叭天线在低频与接近直流时的辐射能力较差。根据微波理论，天线尺寸越大，对应的辐射波长也就越大，天线的工作频率也就越低。改善天线低频辐射性能的同时兼顾脉冲辐射天线的小型化对提升天线辐射效率、提高电磁脉冲武器的隐蔽性与便携性具有重要意义，是当前TEM喇叭天线的研究热点。

发明内容

本实用新型的目的在于，设计了一种介质加载超宽谱测量天线，具备宽频带特性和良好的波形保真性，能够快速反映高功率超宽谱电磁脉冲辐射场的变化特性，此外，天线主体设计简单，安装架设方便。

本实用新型的技术方案为：