轻型、高效、低噪声介质芯喇叭天线制造技术

本实用新型专利技术提供了一种轻型、高效、低噪声介质芯喇叭天线，属于现有介质加载喇叭的改进。它包括喇叭形外壳和与之相匹配的低损耗介质芯子，低损耗介质芯子沿电磁波传播方向由至少二层构成，每一层介质芯子的等效相对介电常数不同，分别为∈１，∈２，…，∈Ｎ；每一层介质芯子的厚度为し１，し２，…しＮ。本实用新型专利技术具有重量轻、介质增益损失小，介质热噪声温度低、输入电压驻波比小等特点。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种改进的介质加载喇叭，特别是一种轻型、高效、低噪声介质芯喇叭天线。公知的波纹喇叭是一种低交叉极化、低旁瓣电平、高效的馈源。但它的缺点是制造成本高，重量重，作为一种替代物，近年来国外对介质加载喇叭作了大量的原理性研究，并设计了一些用于验证理论的试验用实物，这些介质加载喇叭的介质芯是用一种介质构成的，因此重量大，增益损失大，且有较高的等效噪声温度，一般认为用于毫米波较好，但在毫米波段波纹喇叭十分难以制造。本技术的目的在于克服上述不足，而提供一种轻型、高效、低噪声介质芯喇叭天线。本技术提供了一种轻型、高效、低噪声介质芯喇叭天线，它包括喇叭形外壳和与喇叭形外壳相配的低损耗介质芯子，低损耗介质芯子沿电磁波传播方向由至少二层构成，每一层的等效相对介电常数不同，分别为∈1，∈2，…，∈N，每一层的厚度分别为l1，l2，…，lN。喇叭形外壳由金属或由内壁镀有金属的塑料制成，其喇叭形外壳的横截面可以是圆形、方形、椭圆形或矩形等，具体形状可根据技术要求而定。上述低损耗介质芯子的层数为N，N≥3，介质芯子的横截面形状与喇叭形外壳的相似，各层低损耗介质芯子与喇叭形外壳的内壁之间有一空气间隙。上述各层的等效相对介电常数∈1＝√∈2，∈3＝a∈2，…，∈N－1＝a∈N－2，∈N＝√∈N－1，其中a为大于1的常数，第一层与第N层均起介质与空气之间的匹配作用，所以令ι1＝λO／4 ，lN＝λO／4 ，(λo为空气中的中心工作波长)，第二层到第N－1层的相对介电常数成等比级数，这样有利于波导模尽快自然过渡到混合模，l2到lN－1的取法视情况而定。上述各层的等效相对介电常数也可以为∈2＝a∈1，∈3＝a∈2，…，∈N－1＝a∈N－2，∈N＝ ，其中a为大于1的常数，如果∈1比较小，它已能和空气较好地匹配，所以只要使第N层与空气匹配。同样，取lN＝λO／4 ，l1到lN－1的取法视情况而定。本技术中大于1的常数a的选取与∈N－1的大小有关，主要靠试验确定，选择的a，既可使喇叭口附近能形成足够混合模，又使介质芯子引起的反射足够小。上述低损耗介质芯子采用低耗、介电常数较高，轻质和成本低的聚苯乙烯或其它适合的介质材料制成，通过沿轴向打孔来获得各层所需的相对介电常数值。在每平方米波长面积上的孔数多于4个，上述孔所占截面积愈大，等效相对介电常数越低。上述低损耗介质芯子的大端向外凸出，构成一介质透镜。以减少天线的口径。低损耗介质芯子由与喇叭形外壳固定连接的介质保护罩定位。本技术具有如下优点1.重量轻。2.介质增益损失小。3.介质热噪声温度低。4.输入电压驻波比小。以下结合附图详细描述本技术的一个实施例。附图说明图1 现有介质加载喇叭天线的结构示意图。图2 本技术的结构示意图。图3 各层低损耗介质芯子的打孔示意图。图4 本技术在卫视频段上E、H面的方向图。附图2～图3描述了本技术作为C波段圆锥介质馈源的一个实施例。它包括喇叭形外壳(1)，喇叭形外壳(1)采用金属制成，其横载面形状为圆形，喇叭形外壳(1)内有低损耗介质芯子(2)，低损耗介质芯子(2)沿电磁波的传播方向由N层构成，N＞3，各层介质芯子(2)的横截面形状与喇叭形外壳(1)的相似，各层低损耗介质芯子(2)均与喇叭形外壳(1)的内壁之间有一空气间隙(3)，取∈N－1为2.5时，间隙宽度约为0.1λmax(λmax为空气中的最大工作波长)，各层低损耗介质芯子(2)的等效相对介电常数不同，分别为∈1，∈2，…，∈N，∈1＝ ，∈3＝a∈2，…，∈N－1＝a∈N－2，∈N＝ ，其中a为大于1的常数，各层低损耗介质芯子(2)的厚度分别为l1，l2，…，lN，L1＝λO／4 ，lN＝λO／4 (λo为空气中的中心工作波长)，l2＝l3＝…＝lN－1。各层低损耗介质芯子(2)均采用低耗、介电常数较高、轻质和成本低的聚苯乙烯制成，每一层低损耗介质芯子(2)上均打有若干个孔(4)，以获得上述各层所需的相对介电常数值。低损耗介质芯子(2)的大端制成一向外凸出的介质透镜，以减小天线口径，第N层低损耗介质芯子(2)的外部罩有介质保护罩(5)，介质保护罩(5)的厚度远小于工作波长，介质保护罩(5)与喇叭形外壳(1)固定连接，除起防雨尘作用外，还对低损耗介质芯子(2)起支撑定位的作用。图4描述了本实施例在卫视频段上，当VSWR≤1.2时E，H面的方向图。其中细实线为H面的方向图，虚线为E面的方向图。从中可以看出E、H面方向图等化很好，波束宽度在整个频段上变化很小，而介质芯子长度不到一个波长，介质增益损失小于0.02dB，等效热噪声温度小于2.0°K。权利要求1.一种轻型、高效、低噪声介质芯喇叭天线，包括喇叭形外壳和与之相配的低损耗介质芯子，其特征在于低损耗介质芯子沿电磁波传播方向由至少二层构成，每一层介质芯子的等效相对介电常数不同，分别为∈1，∈2，…，∈N；每一层介质芯子的厚度为L1，L2，LN。2.根据权利要求1所述的轻型、高效、低噪声介质芯喇叭天线，其特征在于所述低损耗介质芯子的层数为N，N≥3，介质芯子的横截面形状与喇叭形外壳的相似，各层低损耗介质芯子与喇叭形外壳的内壁之间有一空气间隙。3.根据权利要求1或2所述的轻型、高效、低噪声介质芯喇叭天线，其特征在于所述各层的等效相对介电常数∈1＝√∈2，∈3＝a∈2，…，∈N－1＝a∈N－2，∈N＝√∈N－1，其中a为大于1的常数，厚度l1和lN分别为第1，第N层介质中的1／4中心工作波长。4.根据权利要求1或2所述的轻型、高效、低噪声介质芯喇叭天线，其特征在于所述各层的等效相对介电常数∈2＝a∈1，∈3＝a∈2，…，∈N－1＝a∈N－2，∈N＝√∈N－1，其中a为大于1的常数，厚度lN为第N层介质中的1／4中心工作波长。5.根据权利要求1或2所述的轻型、高效、低噪声介质芯喇叭天线，其特征在于所述各层低损耗介质芯子上有沿轴向打的孔。6.根据权利要求1或2所述的轻型、高效、低噪声介质芯喇叭天线，其特征在于所述低损耗介质芯子的大端向外凸出构成一个介质透镜，低损耗介质芯子由与喇叭形外壳固定连接的介质保护罩定位。专利摘要本技术提供了一种轻型、高效、低噪声介质芯喇叭天线，属于现有介质加载喇叭的改进。它包括喇叭形外壳和与之相匹配的低损耗介质芯子，低损耗介质芯子沿电磁波传播方向由至少二层构成，每一层介质芯子的等效相对介电常数不同，分别为文档编号H01Q13/00GK2159614SQ9323813公开日1994年3月23日 申请日期1993年2月8日 优先权日1993年2月8日专利技术者陈振宇, 陈章梁 申请人:陈振宇, 陈章梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻型、高效、低噪声介质芯喇叭天线，包括喇叭形外壳和与之相配的低损耗介质芯子，其特征在于低损耗介质芯子沿电磁波传播方向由至少二层构成，每一层介质芯子的等效相对介电常数不同，分别为∈１，∈２，…，∈Ｎ；每一层介质芯子的厚度为Ｌ１，Ｌ２，ＬＮ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振宇，陈章梁，
申请(专利权)人：陈振宇，陈章梁，
类型：实用新型
国别省市：51[中国|四川]