超宽带低剖面定向辐射斜锥天线制造技术

一种超宽带低剖面定向辐射斜锥天线，包括金属底板、同轴馈电端口、倾斜喇叭锥体、支柱以及电阻，倾斜喇叭锥体内部为空腔；金属底板上设置有同轴馈电端口，倾斜喇叭锥体的一端通过同轴馈电端口与金属底板连接，倾斜喇叭锥体的另一端通过多根支柱支撑在金属底板上，各支柱上均设有电阻。倾斜喇叭锥体的上、下口径端面的中心在不同的垂直线上，倾斜喇叭锥体的上、下口径端面平行。通过设置倾斜喇叭锥体的上口径端面和下口径端面的竖直高度H与倾斜喇叭锥体的上口径端面的中心和下口径端面的中心的水平距离D间的比值，从而改变倾斜喇叭锥体的倾斜角度，使得天线能够等效于一个倾斜的单极子天线，从而使得天线辐射方向图实现正向辐射。

【技术实现步骤摘要】
超宽带低剖面定向辐射斜锥天线
本技术涉及天线
，具体涉及一种超宽带低剖面定向辐射斜锥天线。
技术介绍
电磁脉冲是一种瞬变电磁现象，从时域波形看，一般具有陡峭的前沿，宽度较窄；从频域看，则覆盖了较宽的频带。电磁脉冲辐射天线，顾名思义，是用于电磁脉冲的辐射。在高功率电磁脉冲辐射系统中，电磁脉冲覆盖了很大的频谱范围，这就需要天线具有相应的使用带宽与之相匹配，若天线的带宽过窄，带外信号的频谱分量就会损失，最终导致信号失真。因此天线的超宽带特性应是电磁脉冲辐射天线的首要特性，也就是说电磁脉冲辐射天线在频域上是超宽带天线。在进行核电磁脉冲的电磁效应的试验和评估中，传统电磁脉冲模拟都是采用平板传输线有界波模拟器或者笼形天线以形成垂直极化与水平极化电磁脉冲场，其体积较大，一般都是固定建设，不适合对固定式设施或较难移动的设备进行试验。因此设计一种可移动的辐射式电磁脉冲模拟器天线十分关键。TEM喇叭天线由于其结构特点具有良好的宽频带特性，且结构简单，能承受高功率，故作为辐射式电磁脉冲模拟器天线的主要结构。但是传统的TEM喇叭天线由于很难降低低频处的反射，导致其无法在低频领域发挥作用。当然设计中可以通过增大天线的物理尺寸来改善低频效果，但这样同时也增大了天线的体积与重量，影响实际中的应用。双锥天线由于其结构特性使得它本身具有宽带特性以及拓宽低频的能力。但是双锥天线能够有一个好的宽带辐射的前提是其可以拥有一个无限的尺寸，但是实际的天线应该是尺寸有限的。在双锥天线的基础上，根据镜像原理，通过增加地板形成单锥天线应该具有双锥天线同样的特性。单锥天线是一种经典的超宽带天线，由于其结构特性完美的匹配项目天线所要求的高功率超宽带要求，但是传统单锥天线的方向图呈苹果状，因此单锥天线的正面辐射其实是没有的。也就是说单锥天线最大的问题是中心无辐射，为了满足波束前向辐射要求，天线辐射部分不能没有辐射，要尽量使得天线能在中心有辐射。天线辐射部分总体剖面只能有200mm，这是对于此类天线设计根据经典天线理论，在此间距，要保证天线的低频超宽带正常工作，及其困难，还要考虑到在此带宽内保持天线方向图的稳定，这对于宽带天线来说是及其困难的。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本技术提出了一种超宽带低剖面定向辐射斜锥天线。为实现上述技术目的，本技术采用的具体技术方案如下：一种超宽带低剖面定向辐射斜锥天线，包括金属底板、同轴馈电端口、倾斜喇叭锥体、支柱以及电阻，所述倾斜喇叭锥体内部为空腔；所述金属底板上设置有同轴馈电端口，倾斜喇叭锥体的一端通过同轴馈电端口与金属底板连接，倾斜喇叭锥体的另一端通过多根支柱支撑在金属底板上，各支柱上均设有电阻。作为本技术的优选方案，各支柱竖直支撑在金属底板与倾斜喇叭锥体的上口径端面的外边缘之间。进一步地，各支柱均匀排列。作为本技术的优选方案，各支柱均包括上支柱和下支柱，上支柱和下支柱之间连接有电阻，下支柱的下端连接金属底板，上支柱的上端连接在倾斜喇叭锥体的上口径端面的外边缘上。作为本技术的优选方案，倾斜喇叭锥体的上口径端面的中心和下口径端面的中心在不同的垂直线上，倾斜喇叭锥体的上口径端面和下口径端面平行，其中上口径端面的直径大于下口径端面的直径。作为本技术的优选方案，所述倾斜喇叭锥体为铝合金材质，倾斜喇叭锥体的壁厚为2mm。优选地，倾斜喇叭锥体的上口径端面直径为160mm，下口径端面直径为15mm。作为本技术的优选方案，同轴馈电端口包括内导体和外导体，内导体为圆柱体，外导体为圆柱形筒体，内导体设置在外导体内且两者同轴设置。作为本技术的优选方案，所述内导体的上端伸出金属底板之外与倾斜喇叭锥体的下口径端面相连接。作为本技术的优选方案，所述外导体的上端面与金属底板的上表面齐平，外导体的外侧壁与金属底板连接，内导体以及外导体的底端伸出金属底板之外，内导体以及外导体的下端面齐平。作为本技术的优选方案，倾斜喇叭锥体的上口径端面和下口径端面的竖直高度为H，倾斜喇叭锥体的上口径端面的中心和下口径端面的中心的水平距离为D，通过设置H和D的比值改变倾斜喇叭锥体本身的倾斜角度，能够使得超宽带低剖面定向辐射斜锥天线能够等效于一个宽带的单极子天线(D越大，倾斜喇叭锥体的投影长度越大越等效于单极子天线)，从而使得天线辐射方向图实现正向辐射。本技术的有益效果如下：(1)本技术通过倾斜喇叭锥体，在尽可能保证单锥天线固有的超宽带特性的同时，由于倾斜喇叭锥体其自身的倾斜角度，天线能够等效于一个宽带的单极子天线，从而使得天线辐射方向图实现正向辐射。(2)本技术金属底板用来反射天线辐射尽可能使得多的能量朝向天线正上方。倾斜喇叭锥体本身倾斜且天线的尺寸较大，因此支柱的设置一方面的作用是支撑倾斜喇叭锥体。另一方面将电阻焊接在支柱上面，可以减少天线的末端电流反射，从而减低天线的电压驻波，改善天线电流路径从而拓展带宽。(3)倾斜喇叭锥体作为本技术主体辐射部分，相比于传统的单锥天线，正上方的辐射性能明显改善，实现了天线在300KHz-300MHz频率范围内能够满足上方辐射。具体地，在150MHz以下，天线的辐射方向性虽然没有完全朝着正前方，但是对比于传统的单锥天线，其中间不再是凹陷辐射波，而是具有一定的辐射能力。在150MHz以上频段，本技术天线的辐射方向图更加良好，其最大辐射方向恰好指向正上方。并且考虑到后期的实际加工，倾斜喇叭锥体厚度为2mm，材料为铝合金材料。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为实施例1的结构示意图；图2为实施例2的结构示意图；图3为倾斜喇叭锥体的结构示意图；图4为天线电压驻波比曲线图；图5为实施例2所提供的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线在300KHz处的二维方向图；图6为实施例2所提供的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线在20MHz处的二维方向图；图7为实施例2所提供的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线在50MHz处的二维方向图；图8为实施例2所提供的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线在80MHz处的二维方向图；图9为实施例2所提供的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线在100MHz处的二维方向图；图10为实施例2所提供的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线在150MHz处的二维方向图；图11为实施例2所提供的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线在200MHz处的二维方向图；图12为实施例2所提供的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线在250MHz处的二维方向图；图13为实施例2所提供的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线在300MHz处的二维方向图；...

【技术保护点】
1.超宽带低剖面定向辐射斜锥天线，其特征在于：包括金属底板、同轴馈电端口、倾斜喇叭锥体、支柱以及电阻，所述倾斜喇叭锥体内部为空腔；所述金属底板上设置有同轴馈电端口，倾斜喇叭锥体的一端与金属底板连接，倾斜喇叭锥体的另一端通过多根支柱支撑在金属底板上，各支柱上均设有电阻。/n

【技术特征摘要】
1.超宽带低剖面定向辐射斜锥天线，其特征在于：包括金属底板、同轴馈电端口、倾斜喇叭锥体、支柱以及电阻，所述倾斜喇叭锥体内部为空腔；所述金属底板上设置有同轴馈电端口，倾斜喇叭锥体的一端与金属底板连接，倾斜喇叭锥体的另一端通过多根支柱支撑在金属底板上，各支柱上均设有电阻。


2.根据权利要求1所述的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线，其特征在于：各支柱竖直支撑在金属底板与倾斜喇叭锥体的上口径端面的外边缘之间，且各支柱均匀排列。


3.根据权利要求1或2所述的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线，其特征在于：各支柱均包括上支柱和下支柱，上支柱和下支柱之间连接有电阻，下支柱的下端连接金属底板，上支柱的上端连接在倾斜喇叭锥体的上口径端面的外边缘上。


4.根据权利要求3所述的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线，其特征在于：倾斜喇叭锥体的上口径端面的中心和下口径端面的中心在不同的垂直线上，倾斜喇叭锥体的上口径端面和下口径端面平行，其中上口径端面的直径大于下口径端面的直径。


5.根据权利要求4所述的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线，其特征在于：所述倾斜喇叭锥体为铝合金材质，倾斜喇叭锥体的壁厚为2mm，倾斜喇叭锥体的上口径端面直径为160mm，下口径端面直径为15mm。


6.根据权利要求5所述的超宽带低剖面定向辐射斜锥天线，其特征在于：同轴馈电端口包括内导体和外导体，内导体为圆柱体，外导体为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李高升，蒋建辉，肖培，潘少鹏，卞立安，邱永峰，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43