[发明专利]用于传感器标定的镜面单锥天线设计方法及单锥天线系统

权利要求书

1.一种用于特高频传感器标定的镜面单锥天线设计方法，其特征在于，

包括以下步骤:

第一步，获取建设镜面单锥天线的场地信息；

第二步，根据第一步中的场地信息，确定单锥天线的地面直径r和天线高度h；

第三步，根据第二步中的地面直径r和天线高度h，确定单锥天线的半锥角θ_h；

第四步，根据第三步中的半锥角θ_h，确定单锥天线的输入阻抗；

第五步，根据第四步的输入阻抗，利用Klopfenstein阻抗渐变模型设计阻抗变换器，以实现输入阻抗的调整。

2.如权利要求1所述的一种用于特高频传感器标定的镜面单锥天线设计方法，其特征在于，

所述第三步，单锥天线的半锥角θ_h的计算公式如下：

3.如权利要求2所述的一种用于特高频传感器标定的镜面单锥天线设计方法，其特征在于，

所述第四步，单锥天线的输入阻抗的计算公式如下：

式中，η₀为真空波阻抗。

4.如权利要求3所述的一种用于特高频传感器标定的镜面单锥天线设计方法，其特征在于，

所述第五步，阻抗变换器的具体设计流程如下：

步骤1，确定阻抗变换器工作频带以及最大允许反射系数Г_m；

步骤2，根据步骤1中的工作频带以及最大允许反射系数Г_m，利用Klopfenstein阻抗渐变模型，计算阻抗渐变器的长度L，以及沿z方向的阻抗分布函数Z(z)；

步骤3，根据步骤2的中阻抗分布函数Z(z)，以及同轴线外径、填充介质ε_r，计算阻抗变换器的内径，完成阻抗变换器设计。

5.如权利要求4所述的一种用于特高频传感器标定的镜面单锥天线设计方法，其特征在于，

所述阻抗分布函数Z(z)的计算公式如下：

其中，R_o(z)为同轴线外径，

R_i(z)为阻抗变换器的内径；

根据R₀(z)和R_i(z)确定阻抗变换器的结构。

6.如权利要求5所述的一种用于特高频传感器标定的镜面单锥天线设计方法，其特征在于，

阻抗分布函数Z(z)沿z轴的变换公式为：

式中Z₀为馈源特性阻抗，即50Ω，

Г₀为阻抗变换器在零频率处的反射系数；

z是z轴坐标值；

A为辅助变量，是一个中间计算量，其满足：

7.如权利要求6所述的一种用于特高频传感器标定的镜面单锥天线设计方法，其特征在于，

所述阻抗变换器在零频率处的反射系数的计算公式如下：

8.如权利要求6所述的一种用于特高频传感器标定的镜面单锥天线设计方法，其特征在于，

φ(2z/L-1,A)的计算公式如下：

其中，t为辅助变量，为修正贝塞尔函数。

9.一种用于特高频传感器标定的镜面单锥天线系统，其特征在于，

应用如权利要求1-8任一所述的一种用于特高频传感器标定的镜面单锥天线设计方法，其包括单锥天线、镜像地、阻抗变换器、SMA接头；

通过SMA接头连接馈源馈电，通过阻抗变换器将馈源50Ω阻抗变换至单锥天线的输入阻抗，通过单锥天线产生标准电磁场，实现传感器的标定。

10.如权利要求9所述的一种用于特高频传感器标定的镜面单锥天线系统，

其特征在于，

所述阻抗变换器采用Klopfenstein阻抗渐变模型进行设置，以实现脉冲源与单锥天线在宽频带的阻抗匹配，确保阻抗变换效率最大化，即相同工作带宽和反射系数下，所需阻抗变换器长度最小。