[发明专利]倒置圆台及四棱台介质加载指数渐变线小型化宽带天线

说明书

本发明公开了一种倒置圆台及四棱台介质加载指数渐变线小型化宽带天线，四棱台介质层外轮廓为四棱台，安装在金属地板上，四棱台介质层的底面与金属地板的底面平齐，异形指数渐变线金属单极子布置在四棱台介质层上，底端馈电部分采用指数渐变线形状，金属地板为长方体板状，中心孔洞内径与同轴馈电连接器内芯外径一致，同轴连接器穿过金属地板与异形指数渐变线金属单极子相连，倒置圆台介质层为倒置的圆台，倒扣在异形指数渐变线金属单极子上。本发明天线尺寸可根据实际应用需求适当调整，天线使用频率也可通过调整异形金属单极子高度、金属地板边长、倒置圆台介质层高度、四棱台介质层高度等比例增大或缩小，整体天线结构及应用场合灵活。

技术领域

本发明属于微波天线技术领域，涉及一种倒置圆台及四棱台形状相结合的高介电常数介质加载天线，以及一种馈电结构为指数渐变线的单极子天线，将二者结构融合，使得天线高度小、带宽宽，主要使用方向为民用及军用飞机、车辆等通信系统。

背景技术

介质谐振器一般由低损耗(tanδ＝10^-4以下)、高介电常数(ε_r为20～100)的材料做成，经常用于屏蔽微波电路中，如滤波器、振荡器等。在这些介质谐振器中能得到很高的无载Q(品质因数)值。假如介质谐振器放在自由空间中，则其最低阶模(主模)的Q值大大减小，其功率在空间中辐射，因此可作为天线，即介质加载天线。由于引入了高介电常数材料，介质加载天线的尺寸得到缩减(根据介质加载天线的基本理论，天线能够按照大约的量级减小尺寸，λ₀为天线谐振频率所对应的波长)，其还具有功率容量高等优点；但由于介电常数大导致天线电尺寸小，实际物理尺寸的变化对天线性能的影响非常敏感，尤其是馈电部分，阻抗更是难于调节，因此，实际应用的介质加载天线一般带宽较小(相对带宽一般在10％以下)。

单极子天线较多地应用于一点多址通信中，广泛地应用于军事、航天、遥控、遥测领域。常规单极子天线虽然结构简单、电气性能稳定，但此类天线一般为全金属结构，其质量较重，为载荷平台增加了负担；且这些类型的天线高度为四分之一波长(0.25λ₀)，并且由于馈电部分阻抗突变导致天线带宽较窄(相对带宽一般在5％以下)，不能满足日益增长的实际使用需求。

考虑到上述情况，有必要为实际通信平台开发一种新的天线形式，结合介质加载天线及单极子天线的优点并加以改进，使其高度更小、带宽更宽，提供比现有的天线设计更理想的电磁特性及结构特性。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：克服现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种倒置圆台及四棱台形状相结合的介质加载指数渐变线小型化宽带天线，使其解决传统介质天线加载天线阻抗难于调节、带宽窄以及常规单极子天线质量重、带宽窄等问题。

(二)技术方案