一种偶极子天线接收阵的制作方法
【专利摘要】本发明涉及雷达接收天线，特别涉及一种偶极子天线接收阵，适用于米波波段雷达天馈系统。本发明包括三对偶极子天线、三合一宽带匹配网络板和壳体。三对偶极子天线单元成等角度安装在壳体外侧，三合一匹配网络板固定在壳体内。每一对偶极子天线对应一个匹配网络，将三个匹配网络集成到一个PCB上，利于安装，结构稳固，使天线单元相位一致性得到满足。本发明天线结构简单，重量轻，易于集成。应用于米波接收天线，在46%的带宽内，可以很好的满足技术要求。
【专利说明】一种偶极子天线接收阵
【技术领域】
[0001]本发明涉及雷达接收天线，特别涉及一种宽频带的全向天线，适用于米波波段雷达天馈系统。
【背景技术】
[0002]目前，米波天线已广泛应用于各种雷达、通信等设备上；米波天线结构简单、易于制作、生产成本较低、方位面全向特性好、覆盖范围大；米波天线具有抗干扰、反隐身等优点。
[0003]但随着米波天线的发展，人们对米波天线小型化和宽带化提出了更高的要求。对天线加载既能展宽天线带宽，又能缩小天线尺寸。但加载后的天线输入阻抗随频率变化仍然很剧烈，这就需要为加载天线设计合适的匹配网络。合适的宽带匹配网络，能进一步展宽天线带宽，降低电压驻波比。
【发明内容】
[0004]针对【背景技术】的不足，本发明提供一种米波波段的全向天线，通过偶极子天线单元结构的合理设计与匹配网络的优化，解决了现有全向天线存在带宽窄和尺寸大的问题。
[0005]本发明的技术方案是:一种偶极子天线接收阵，包括三对偶极子天线单元、三合一匹配网络和壳体，所述的三对偶极子天线单元为旋转对称结构，三对偶极子天线单元成等角度安装在壳体外侧，三合一匹配网络固定在壳体内，三合一匹配网络为一个PCB板,其上集成三个匹配网络，其特征在于:所述的匹配网络包括N型连接器、阻抗变换器、匹配电路和导线，所述的匹配电路由L一C网络组成。
[0006]如上所述的偶极子天线接收阵，其特征在于:所述的L一C网络由第一电容Cl、第一电感LI和L3、第二电容C2、第二电感L2和L4、第三电容C3组成。第一电容Cl、第一电感LI和L3形成第一级滤波；第二电容C2、第二电感L2和L4形成第二级滤波；第三电容C3串联在对称振子的两个偶极子单元之间，使加载偶极子天线单元输入阻抗的电抗部分随频率变化减缓。
如上所述的偶极子天线接收阵，其特征在于:所述的阻抗变换器由I比4不平衡一平衡的传输线变压器实现。
[0007]如上所述的偶极子天线接收阵，其特征在于:所述的三对偶极子天线单元成等角度安装在壳体外侧，三合一匹配网络板固定在壳体内。
[0008]如上所述的偶极子天线接收阵，其特征在于:所述偶极子天线单元长度为1200_至1400_，直径18_，天线单元为铜管，并在铜管靠近末端部分进行阻容串联加载。
[0009]本发明的有益效果是:天线结构简单，重量轻，全向天线为水平极化，电压驻波比小于2，在46%的带宽内，天线能很好的满足技术要求。
【专利附图】
【附图说明】[0010]图1为本发明天线接收阵的结构示意图；
图2为天线接收阵的接线关系；
图3为三合一匹配网络布线图；
图4为加载天线意图；
图5为单个宽带匹配网络示意图。
【具体实施方式】
[0011]附图标记说明:1 一壳体，2—偶极子天线单元，3—三合一匹配网络，4一N型连接器，5一铜管,6—第一加载板,7一第二加载板,8一第三加载板,9一第四加载板,10一第五加载板。
[0012]以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0013]本发明的偶极子天线接收阵适用频段为50MHz至80MHz。如附图1所示，本发明的一种偶极子天线接收阵包括三对偶极子天线单元2、三合一匹配网络3和壳体I。本发明的三对偶极子天线单元2为旋转对称结构，三对偶极子天线单元2成等角度(120度)安装在壳体I外侧，三合一匹配网络3固定在壳体I内。三合一匹配网络3为一个PCB板,其上集成三个匹配网络。每一对偶极子天线单元2的方向图成八字形，覆盖120度，三对偶极子天线单元2成120度角组阵，天线阵方向图覆盖360度，达到全向天线要求。
[0014]壳体I外侧为正十二边形，内侧为圆，中空。两相对的边之间距离为300mm,通过介质与偶极子天线单元2连接。壳体I安装在架高塔上，尺寸由塔结构限定。
[0015]如附图2所示，天线阵接线关系成旋转对称方式，保证了各偶极子天线单元相位一致和三对对称振子相位中心在同一点。
[0016]如附图3所示，三合一匹配网络3由三个匹配网络集成，为外径290mm,内径240mm，厚4mm的圆环PCB板。匹配网络3安装在壳体I内，尺寸由壳体I限定。三个匹配网络成120度旋转对称。
[0017]壳体I上连接天线单元和N型连接器4的介质材料为聚四氟乙烯；连接壳体I与偶极子天线单元2的介质材料为聚四氟乙烯。聚四氟乙烯有结构强度高，成本低，耐高低温效果好，耐腐蚀、盐雾，防水等特点。
[0018]偶极子天线单元2长度范围为1200mm至1400mm,最好为1290mm。如果天线过长会受力矩影响而使天线下弯，致使天线的两个振子不在同一直线上；天线过短使天线增益降低，本发明的天线约为四分之一波长，从而使天线具有大于2dB的增益，方向图覆盖大于120度。天线单元之间长度误差范围2mm ;直径为18mm，误差范围0.05mm,直径越大带内输入阻抗起伏越小，越利于匹配；但直径越大，重量越重，会造成天线单元弯曲，影响方向图，所以实际设计中需要综合考虑相关因素。
[0019]偶极子天线单元2为铜管，并在铜管靠近末端部分进行阻容串联加载，如附图4所示。本发明在铜管末端部分通过五个加载板将铜管分成六段。加载板的数量越多，越利于匹配，但数量越多，天线越长，天线容易下弯。从结构上经过试验得到，加载数量为五个最佳。
[0020]五个断口处用PCB板焊接，在铜管两端中心处开槽，槽深10mm，PCB板长30mm，将PCB板插入槽中，中心对齐。PCB板宽度最好比铜管直径宽4mm，这样利于用焊锡焊接。
[0021]第一加载板6、第三加载板8、第五加载板10的PCB加载板上接加载电容,第二加载板7、第四加载板9的PCB加载板上接加载电阻。
[0022]如附图1所示，每个匹配网络由N型连接器4、阻抗变换器、匹配电路和导线组成。N型连接器4通过介质固定在壳体I上，N型连接器4 一端与匹配网络中的传输线变压器的输入端相连，另一端接N型电缆组件。阻抗变换器由I比4不平衡一平衡的传输线变压器实现，阻抗变换器的作用是将N型连接器标准的50 Q阻值变换成接近加载天线输入阻抗的200 Q阻值；匹配电路由并联电容和串联电感组成。导线连接匹配网络和偶极子天线单元2，为6根，分为三部分:集成在PCB板上的导线、连接N型连接器4和传输线变压器的导线、PCB板到偶极子天线单元2之间的导线。集成在PCB板上的导线长度一致，在PCB板上正反交替分布，降低互耦影响，保证相位一致性。连接N型连接器4和传输线变压器的六根导线长度一致，保证不平衡一平衡变换和相位一致性。PCB板到偶极子天线单元2之间的六根导线长度一致，保证相位一致性。
[0023]如附图5所示，匹配电路由L一C网络组成，没有引入电阻，原因是电阻会吸收能量使天线效率降低。L一C网络由第一电容Cl、第一电感LI和L3、第二电容C2、第二电感L2和L4、第三电容C3组成。第一电容Cl、第一电感LI和L3形成第一级滤波；第二电容C2、第二电感L2和L4形成第二级滤波；第三电容C3串联在对称振子的两个偶极子单元之间，使加载偶极子天线单元电抗随频率变化减缓。
【权利要求】
1.一种偶极子天线接收阵，包括三对偶极子天线单元、三合一匹配网络和壳体，所述的三对偶极子天线单元为旋转对称结构，三对偶极子天线单元成等角度安装在壳体外侧，三合一匹配网络固定在壳体内，三合一匹配网络为一个PCB板，其上集成三个匹配网络，其特征在于:所述的匹配网络包括N型连接器、阻抗变换器、匹配电路和导线，所述的匹配电路由L一 C网络组成。
2.如权利要求1所述的偶极子天线接收阵，其特征在于:所述的L一C网络由第一电容Cl、第一电感LI和L3、第二电容C2、第二电感L2和L4、第三电容C3组成，第一电容Cl、第一电感LI和L3形成第一级滤波；第二电容C2、第二电感L2和L4形成第二级滤波；第三电容C3串联在对称振子的两个偶极子单元之间，使加载偶极子天线单元输入阻抗的电抗部分随频率变化减缓。
3.如权利要求1所述的偶极子天线接收阵，其特征在于:所述的阻抗变换器由I比4不平衡一平衡的传输线变压器实现。
4.如权利要求1所述的偶极子天线接收阵，其特征在于:所述的三对偶极子天线单元成等角度安装在壳体外侧，三合一匹配网络板固定在壳体内。
5.如权利要求1至4所述的任一种偶极子天线接收阵，其特征在于:所述的偶极子天线单元长度为1200mm至1400_，直径18_，天线单元为铜管，并在铜管靠近末端部分进行阻容串联加载。
【文档编号】H01Q1/36GK103715495SQ201310445978
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】严文涛, 杜鸣晓, 王晓平, 高继军 申请人:武汉滨湖电子有限责任公司