金屬腔體寬帶天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及金屬腔體寬帶天線，其基本結(jié)構(gòu)包括：頂部開有縫隙的扁盒狀空心金屬腔體和同軸連接器。所述的金屬腔體上表面所開縫隙由頂部中部的“工”字縫與兩側(cè)的“一”字縫和沿長度方向的兩側(cè)工藝縫呈[]形構(gòu)成，所述同軸連接器的內(nèi)導(dǎo)體伸入金屬腔體內(nèi)，并連接著金屬腔體內(nèi)頂部。本實用新型采用一體式單金屬腔體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，降低了天線的加工難度；單一的金屬材料，消除了因多種材料之間膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致的變形、層間脫離等隱患；金屬材料良好的熱傳導(dǎo)性與導(dǎo)電性，有利于星載相控陣天線熱控設(shè)計與靜電防護；充分利用金屬腔體和縫隙組合，實現(xiàn)天線寬帶性能；天線剖面低，天線組合成平面天線陣時，呈蜂窩結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)強度高的優(yōu)勢。
【專利說明】金屬腔體寬帶天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于天線【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種寬帶天線。

【背景技術(shù)】
[0002]寬帶天線在軍用和民用領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。同時，在某些具體的應(yīng)用中，對于天線還有諸如:體積、重量、效率和環(huán)境適應(yīng)性等方面的特殊要求。例如:對于機/星載平臺，要求天線剖面薄、重量輕、效率高并且滿足一定環(huán)境應(yīng)用條件。
[0003]適合于平面天線陣的輻射天線有多種形式，主要有波導(dǎo)縫隙天線、開口波導(dǎo)天線、印刷振子天線和微帶貼片天線陣等。波導(dǎo)縫隙天線通常是包含多個輻射單元的線陣或面陣，應(yīng)用于集中饋電或者是子陣級饋電的天線陣中，不適于兩維大角度掃描的陣列中。開口波導(dǎo)天線剖面高，通常需要大于四分之一波長。印刷振子天線陣剖面高、需要支撐結(jié)構(gòu)、構(gòu)成平面陣列時組裝相對復(fù)雜。普通的微帶貼片天線具有阻抗帶寬窄的缺點，研究人員對展寬微帶天線的阻抗帶寬已經(jīng)做了大量的研究，比較典型的方法有:1.采用多層貼片的方式，尤其是雙層貼片天線形式，但多層介質(zhì)板會引入不同材料介質(zhì)板粘結(jié)的粘膠選擇和加工工藝問題，不同材料熱漲系數(shù)差異帶來整個天線熱變形問題，對于星載“I？天線而言還有天線陣面熱傳導(dǎo)低下的問題；2.采用同軸饋電形式的各種槽(如疋型槽，I型槽等)加載的微帶貼片天線也能增加微帶天線的阻抗帶寬，但這些天線單元的介質(zhì)板厚度通常都較厚，因此增加了天線的重量4其它諸如[形微帶、終端加載等電磁耦合饋電微帶貼片天線以及背腔式微帶貼片天線都具有以上類似的缺陷。盡管目前微帶天線已實現(xiàn)了寬帶化，但是微帶天線本身固有的一個特點限制了其應(yīng)用，即材料本身剛強度低，需要有結(jié)構(gòu)板支撐件或者利用平臺本身結(jié)構(gòu)支撐件，材料多樣性造成加工、熱變形、熱傳導(dǎo)等系列問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了使上述各種天線單元的優(yōu)點得到盡可能的集中，并盡可能的克服缺陷，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單，材料單一、易加工，輻射效率高，天線剖面低，便于組成平面陣列天線的金屬腔體寬帶天線。
[0005]具體的技術(shù)解決方案如下:
[0006]金屬腔體寬帶天線包括扁盒狀空心的金屬腔體1，所述金屬腔體1的頂部中部開設(shè)有工字縫2，工字縫2的兩端為橫縫，中部為豎縫，所述工字縫2的中部兩側(cè)分別對稱開設(shè)有一字縫3，所述工字縫2和兩側(cè)的一字縫3均為輻射縫；金屬腔體1的底部設(shè)有同軸連接器6，所述同軸連接器6的內(nèi)導(dǎo)體7伸入金屬腔體1內(nèi)，并連接著金屬腔體1內(nèi)頂部；
[0007]所述金屬腔體1的頂部沿長度方向的兩側(cè)分別對稱開設(shè)有工藝縫5。
[0008]所述金屬腔體寬帶天線的工作波段為波長25.6^41.1皿的X波段，中心頻率波長入0為31.58臟。
[0009]兩個以上的金屬腔體寬帶天線組成天線陣，相鄰金屬腔體寬帶天線的相鄰側(cè)壁均為公共壁，所述天線陣的工作頻率7.311.7(^2，工作波段為波長25.6^41.1皿的X波段，中心頻率波長入。為31.58臟。
[0010]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面:
[0011]1.天線采用一體式單金屬腔體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，減少了加工工藝流程，降低了天線的加工難度；
[0012]2.天線采用單一的金屬材料加工，消除了因多種材料之間膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致的變形、層間脫離等隱患；金屬材料熱傳導(dǎo)性能好，與微帶貼片天線相比，有利于星載相控陣天線熱控設(shè)計；金屬材料導(dǎo)電性能好，與微帶貼片天線相比，有利于星載天線靜電放電防護設(shè)計；
[0013]3.充分利用金屬腔體和縫隙組合，實現(xiàn)天線寬帶性能，相對帶寬達到42%，遠大于寬帶微帶貼片天線10?20%帶寬性能；
[0014]4.由所述天線組合成平面天線陣時，眾多腔體整體加工，呈蜂窩結(jié)構(gòu)，自身結(jié)構(gòu)強度高；
[0015]5.天線剖面低，僅0.1中心頻率波長，遠小于開口波導(dǎo)天線0.3中心頻率波長尺寸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本實用新型的主視圖。
[0018]圖3為圖2的八-六剖視圖。
[0019]圖4為金屬腔體內(nèi)部長寬尺寸的標注圖。
[0020]圖5為金屬腔體內(nèi)高度尺寸的標注圖。
[0021〕 圖6為輻射縫尺寸的標注圖。
[0022]圖7為工藝縫尺寸的標注圖。
[0023]圖8為本實用新型所述天線的回波損耗圖。
[0024]圖9為本實用新型所述天線在7.36112頻點上的交叉極化方向圖。
[0025]圖10為本實用新型所述天線在9.56--頻點上的交叉極化方向圖。
[0026]圖11為本實用新型所述天線在11.76--頻點上的交叉極化方向圖。
[0027]圖12為所述天線組成的4X4平面陣單元模塊立體效果圖。
[0028]上圖中序號:金屬腔體1、工字縫2、一字縫3、頂部4、工藝縫5、同軸連接器6、內(nèi)導(dǎo)體7。

【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地說明。
[0030]實施例1
[0031]工作于波長25.611.1臟的X波段的金屬腔體寬帶天線，中心頻率波長X。為
31.58臟，中心頻率為9.5(^2，下邊頻為7.3詘2，上邊頻為11.7撕。
[0032]參見圖1、圖2和圖3，金屬腔體寬帶天線為包括扁盒狀空心的金屬腔體1，金屬腔體1的頂部中部開設(shè)有工字縫2，工字縫2的兩端為橫縫，中部為豎縫；工字縫2的中部兩側(cè)分別對稱開設(shè)有一字縫3，工字縫2和兩側(cè)的一字縫3均為輻射縫。金屬腔體1的底部安裝有同軸連接器6，同軸連接器6的內(nèi)導(dǎo)體7伸入金屬腔體1內(nèi)，并連接著金屬腔體1內(nèi)頂部。
[0033]參見圖4和圖5，金屬腔體1的內(nèi)部尺寸:長度、為0.6入。、寬度^為0.45入。、高度氏為匕IX。，壁厚為0.5?2臟；
[0034]參見圖6和圖7，工字縫2的豎縫縫長、為0.125 \。，豎縫縫寬評根據(jù)加工能力可取0.5?0.8臟，工字縫2的橫縫縫長、為0.225 \。，橫縫縫寬來根據(jù)加工能力可取0.5?0.8111111 ；一字縫3的縫長、為0.1 X。左右，其中入。為所述金屬腔體寬帶天線的中心頻率；縫寬根據(jù)加工能力選擇，起到抑制交叉極化的作用。
[0035]參見圖1、圖6和圖7，金屬腔體1的頂部沿長度方向的兩側(cè)分別對稱開設(shè)有工藝縫5，工藝縫5呈口形；工藝縫5的縫長、為0.54 X。、縫寬評；3為0.05 X。、彎端的縫長、為0.15 X。、彎端的縫寬評0為0.05 X。，其中X。為所述金屬腔體寬帶天線的中心頻率。
[0036]參見圖8，天線311參數(shù)隨頻率變化的曲線。在7.36--到11.76--內(nèi)311彡-10(18，絕對帶寬達到4.犯取，相對帶寬為46.3%。
[0037]參見圖9、圖10和圖11，本實施例天線高中低三個頻點上的方向圖曲線。比較這幾個曲線圖形，在整個阻抗帶寬內(nèi)，方向圖無惡化，說明方向圖帶寬同樣達到46.3%。
[0038]實施例2
[0039]參見圖12，本實施例是由實施例1擴展而成，主要針對實際應(yīng)用中需要的兩維掃描平面相控陣天線。
[0040]該平面陣天線由4X4個實施例1的金屬腔體寬帶天線組成，16個金屬腔體寬帶天線單元兩維擴展排布，相鄰金屬腔體寬帶天線的相鄰側(cè)壁均為公共壁(相鄰腔體共用金屬壁)；該4X4平面陣天線可作為平面相控陣天線的單元模塊進行整體加工。天線陣的工作頻率7.3?1工作于波長25.611.1臟的X波段，中心頻率波長X。為31.58臟。
[0041]根據(jù)實際工程需要或?qū)嶋H加工能力，該實例亦可擴展為由8X8或16父16個實施例1天線組成的平面相控陣天線的單元模塊。
【權(quán)利要求】
1.金屬腔體寬帶天線，其特征在于:包括扁盒狀空心的金屬腔體(1),所述金屬腔體(1)的頂部中部開設(shè)有工字縫(2),工字縫(2)的兩端為橫縫，中部為豎縫，所述工字縫(2)的中部兩側(cè)分別對稱開設(shè)有一字縫(3),所述工字縫(2)和兩側(cè)的一字縫(3)均為輻射縫；金屬腔體(1)的底部設(shè)有同軸連接器出)，所述同軸連接器(6)的內(nèi)導(dǎo)體(7)伸入金屬腔體(1)內(nèi)，并連接著金屬腔體(1)內(nèi)頂部； 所述金屬腔體寬帶天線的工作波段為波長25.6^41.1皿的X波段，中心頻率波長入。為31.58臟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬腔體寬帶天線，其特征在于:所述金屬腔體(1)的頂部沿長度方向的兩側(cè)分別對稱開設(shè)有工藝縫(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬腔體寬帶天線，其特征在于:所述金屬腔體(1)的內(nèi)部尺寸:長度、為0.6入。、寬度％為0.45入。、高度氏為0.1X。，壁厚為0.5^211^ 所述工字縫(2)的豎縫縫長、為0.125 \。，豎縫縫寬胃,。為0.5?0.8臟，工字縫(2)的橫縫縫長、為0.225 \。，橫縫縫寬胃；1為0.5?0.8臟；一字縫⑶的縫長、為0.1入。左右；所述入。為所述金屬腔體寬帶天線的中心頻率波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬腔體寬帶天線，其特征在于:金屬腔體(1)的頂部沿長度方向的兩側(cè)工藝縫⑶呈口形；工藝縫(5)的縫長、^(^。^。、縫寬^為匕^^入。、彎端的縫長、為0.15 X。、彎端的縫寬為0.05 X。，所述\。為所述金屬腔體寬帶天線的中心頻率波長。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬腔體寬帶天線，其特征在于:兩個以上的金屬腔體寬帶天線組成天線陣，相鄰金屬腔體寬帶天線的相鄰側(cè)壁均為公共壁，所述天線陣的工作頻率7.3 ?11.7詘2。
【文檔編號】H01Q1/36GK204257805SQ201420570313
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】孫立春, 汪偉, 張洪濤, 金謀平, 張智慧 申請人:中國電子科技集團公司第三十八研究所