[发明专利]一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线

说明书

本发明公开了一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线，包括相互垂直设置的侧反射板和底板，在侧反射板和底板之间设置有主辐射体，主辐射体包括顶部抛物面和底部平面，底部平面与侧反射板的表面平行，底部平面通过支撑杆连接至侧反射板的表面，在底板内嵌入设置有馈电装置，主辐射体的边缘紧贴馈电装置。解决了上述现有技术中无法同时兼顾天线在整个工作频段上驻波小、增益大、方向性良好的问题。

【技术领域】

本发明属于射频天线技术领域，具体涉及一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线。

【背景技术】

天线是射频与微波通信系统必备的装置，其性能的好坏直接影响到通信的质量及整个系统的设计，设计优良的天线其增益大、阻抗匹配良好。超宽带通信系统有着比一般通信系统优良的特性，如频谱密度低、不易被截获、传输信息容量大等多方面的优点。当然，超宽带系统与一般通信系统设计方法有很大区别，从天线到收发信机结构都显著不同。其中，对于天线的设计提出了更高的要求，要求设计的天线在整个工作频段上驻波小、增益大、方向性良好等。超宽带天线的设计方法有基于微带线结构的、基于圆锥结构的、对数周期天线、现有的超宽带天线很难在这些指标上全部兼顾，往往某个指标良好而其他指标降低甚至恶化。

如专利CN103151610B，其工作带宽较大但其最大增益很差，导致实际通信效率较差；专利CN102891353B其波束很宽，方向性差。其他一些平面结构的超宽带天线，由于受制于设计空间的影响，也很难在这些指标中得到良好的折衷，如专利CN102969564B所设计的天线。图1所示为现有的圆锥超宽带天线示意图，文献1-3里面所涉及的天线都是基于此类结构及其改进。图2是此类圆锥超宽带天线的远场方向图。文献1：张鑫，UWB锥形天线及其阵列的研究.大连海事大学硕士学位论文.2013.6；文献2:刘思豪,时域超宽带天线在远程UWB定位系统中的应用研究.电子科技大学硕士学位论文.2016.6；文献3：崔元善,基于UWB室内定位系统的时域天线研究.电子科技大学硕士学位论文.2015.6。这类圆锥超宽带天线的共性为在圆锥的顶点与一个大的反射面之间进行馈点，此类圆锥超宽带天线的带宽较宽，满足了超宽带工作的要求。但此类圆锥超宽带天线的辐射方向图在水平方向是全向的，在垂直平面的上半平面内类似四分之一波长单极天线，具体如图2所示，不具有方向性增益，不能用对方向性有要求的场景，如定向通信系统及对方向性要求较高的雷达系统。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线，以解决上述现有技术中无法同时兼顾天线在整个工作频段上驻波小、增益大、方向性良好的问题。

本发明采用以下技术方案：一种边缘馈电的抛物面锥体超宽带天线，包括相互垂直设置的侧反射板和底板，在侧反射板和底板之间设置有主辐射体，主辐射体包括顶部抛物面和底部平面，底部平面与侧反射板的表面平行，底部平面通过支撑杆连接至侧反射板的表面，在底板内嵌入设置有馈电装置，主辐射体的边缘紧贴馈电装置；

设主辐射体抛物面的半径为R，焦距为D；底板的长度为H1，宽度为H2；侧反射板的高度为V1，宽度为V2；馈电装置4的中心距离底板与侧反射板交接处的距离为F1，则这些参数满足的条件关系如下：

D＝2R，F1＝R/2，H1＝V1≥3R，H2＝V2≥2R。

进一步的，馈电装置包括铜探针，铜探针外套装有空心柱体结构的聚四氟乙烯绝缘体，聚四氟乙烯绝缘体嵌入安装在底板的板体内。

进一步的，聚四氟乙烯绝缘体的直径为3mm，长度为2mm，铜探针的直径为1mm，长度为3.2mm，聚四氟乙烯绝缘体的顶面与底板的表面平齐，铜探针的顶端超过底板的表面0.2mm，铜探针的顶端与主辐射体的边缘相互接触用以电流导通。