[发明专利]一种S波段小型化超宽带全向辐射垂直极化天线

说明书

本发明提供了一种S波段小型化超宽带全向辐射垂直极化天线,包括：天线基体；主辐射单元，主辐射单元设于所述天线基体上，用于辐射电磁波；寄生辐射单元，寄生辐射单元设于所述主辐射单元中，用于与主辐射单元耦合展宽所辐射电磁波的频带；馈电平衡单元，馈电平衡单元设于所述天线基体上，用于阻抗匹配；射频接插单元，射频接插单元设于所述天线基体上，所述馈电电缆射频接插单元与主辐射单元连接。本发明通过多重寄生加载与共面波导馈电的方法，有效的减小了天线的尺寸，拓展了天线的工作频带达到37.5％的超宽带有益效果。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种S波段小型化超宽带全向辐射垂直极化天线。

背景技术

目前我国高速移动平台行业发展迅速，各类无人机、有人机、动车等在军用、民用工业、交通、农业及地质调查等等各行业及技术领域实现了大规模产业化快速增长，并且向着更加广泛的应用领域不断拓展。在这些应用中，随着各类需求的增加对于高速、中高速移动平台的需求越来越多，各类适用于上述移动平台的特种测控通信天线需求也逐渐增加，与各类移动平台共形集成安装满足平台气动结构布局、小型化、低成本化与可靠工作的测控通信天线被大量应用于各类系统中。常用的移动平台系统中的通信测控天线主要有偶极子天线、PIFA天线、“刀”型极子天线和法向模工作的螺旋天线等。在各类移动终端中，这些天线往往增益较低(0dB以下)、工作频带带宽较窄(小于2％)，同时天线波束受机体遮挡影响在很难满足水平面360°全向辐射覆盖的要求。对于半波长极子天线如“J”型偶极子天线，W.B.Freely最早在《A Two meter J Antenna》(W.B.Freely，A Two meter J Antenna[J]QST,April,1977)一文中提出了对该天线的设计。“J”型偶极子天线具有结构简单，容易调谐等特性，但是它往往工作频带带宽较窄(小于5％)，一般情况下为点频工作，通过普通的增加带宽措施难以起到效果，且改型天线尺寸较大，无法满足小型化安装要求。PIFA天线与“刀”型天线均属于单极子天线类型，如TOKIO TAGA等在文献中描述的(PerformanceAnalysis of a Built-In Planar Inverted F Antenna for 800MHz Band PortableRadio Unit[J]IEEE JOURNAL ON SELECED AREAS IN COMMUNICATIONS,VOL.SAC-5,NO.5,JUNE 1987,pp.921-929.)适用于便携设备的小型化PIFA天线及“刀”型天线，具有小型化特征明显，高集成度的优势，但是这类天线存在辐射方向图性能较差，无法满足高精度测控及共形化隐蔽安装要求。另外，当螺旋天线的螺旋直径小于0.18倍工作波长时就构成了各类法向模螺旋极子天线，其辐射方向图类似于偶极子方向图。Y.Hiroi与K.Fujimoto于上世纪七十年代末开展了对法向模螺旋天线的精确计算研究(Y.Hiroi，K.Fujimoto.Practicalusefulness of normal mode helical antenna,IEEE,AP-S International SymposiamJapan,1976,238-241.)。由于螺旋线的绕制压缩了天线本身的物理安装尺寸，降低了天线系统重量，极大程度简化了系统的安装要求。但是各类螺旋天线由于工作频带和辐射孔径的限制，天线纵向尺寸压缩的同时，展宽了系统横向尺寸，降低了天线系统的工作带宽，使天线本身呈现点频工作特征，为展宽系统工作频带，系统内部还需考虑增加一套较为复杂的LC宽带匹配网络，使设备的整体布局和研发成本相对较高。目前，各类高速、中高速移动终端系统终端天线，尤其是各类小型化、超小型化宽带测控天线正朝着低成本化、小型化、可紧凑与轻量化安装方向发展。尤其在无人机、有人机和高速车载等剧烈高速滚转、高速移动和空气动力学影响较大的安装情况下，天线的系统成本、安装位置、安装空间和重量，天线的辐射方向等要求严格，一般要求辐射方向图形状要求与理想半波振子天线类似的全向辐射，以便各类移动平台在工作过程中仍能稳定地传输/接收测控信号。

发明内容