低剖全向高频天线的制作方法

本发明涉及天线技术，尤其是高频天线技术领域。

背景技术：

对于无线通信系统，天线是最重要的部件之一。一副设计良好的天线能够分担系统的要求并提高整个系统的性能。天线作为系统部件用来辐射或接收电磁波，可以说，天线是电磁换能器，天线对于一个通信系统来说就相当于眼睛对于人的作用。高频天线可以实现远距离、无中继通信，广泛应用于军事、海事、航空系统以及全球广播。如果不用昂贵的地面和卫星设施，那么高频通信就是唯一能够覆盖全球的通信方式。因此高频天线是远距离通信的必要组成部分，其性能决定着整个高频通信系统性能的优劣。

天线的尺寸与其工作频段电磁波的波长密切相关，当波长与天线尺寸可比拟的时候，天线对于辐射或接收此波长的电磁波能达到最好效果。天线的工作频率越低，其对应波长越长，要求天线的物理尺寸也就越大。高频天线工作频率段为2-30MHz，波长达到10-150m，因此高频天线尺寸较大。

目前常用的高频天线主要有：线状天线(又称钢索天线)，探针天线，顶端天线，回线天线，但是对于需要齐平安装，例如无垂直尾翼的隐身战略轰炸机、隐身舰船等情况下，现有高频天线难以适用。因此设计一种电性能指标良好且可齐平安装的高频天线是一个急需解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种在满足天线电性能指标的前提下可齐平安装的低剖全向高频天线，同时电尺寸小，馈电方便，便于与载机、载船共形的特性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低剖全向高频天线，包括天线单元、带有圆形背腔的金属地板和介质板。

所述的天线单元包括一个环形金属导带和一个矩形金属导带，环形金属导带与圆形背腔同心，且与金属地板水平，环形金属导带通过矩形金属导带与金属地板相连，通过一根穿过圆形背腔的线缆在环形金属导带上与矩形导带相对的位置馈电；所述的金属地板为正方形平板，圆形背腔半径大于环形金属导带外径；圆形背腔内壁与天线单元之间为介质板。

所述的金属地板与天线单元厚度相同。

所述的介质板采用介电常数为1.02的泡沫，所述的天线单元与金属地板均为铜。

本发明的有益效果是：通过环形导带与地板之间的缝隙辐射，环形结构减少了天线尺寸，水平面辐射的电磁波电场为垂直方向，最大辐射方向与水平面成一定夹角，在该方向上天线全向性好，增益较高。天线高度仅为背腔深度，电尺寸小，便于齐平安装。

附图说明

图1是本天线的结构示意图，其中，(a)为天线俯视图，(b)为YOZ面的剖面视图。

图2为天线的辐射方向图，其中，(a)为XOZ面的方向图，(b)为YOZ面的方向图，(c)为theta为50度角的XOY面的方向图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明设计的高频天线具有3部分组成：天线单元、带圆形背腔的金属地板、介质板。

天线单元由一个环形金属导带和矩形金属导带组成，环形导带内半径为r1，外半径为r2，圆环中心与圆形背腔同心，与地板水平，环形导带通过宽为b的矩形金属导带与地板相连，在环形导带上与矩形导带相对的位置馈电(通过一根穿过圆形背腔的线缆进行馈电)。地板为边长为a的正方形平板，背腔深度为h，半径为r3，背腔内地板与天线单元之间为介质板。地板与天线单元厚度均为s。

本发明设计的高频天线如图1所示，具体的尺寸参数如表1所示。

表1附图中所示的结构参数如下表

具体的实施方法为：天线单元由同轴线馈电，天线通过r2，r3之间的缝隙进行辐射，基于环形缝隙的结构，使得最大辐射方向在与水平面成30度角的方向，便于进行远距离短波通信，特别适用于机载情况下将天线安装于飞机上表面，用于的电离层的反射通信。背腔结构中填充介电常数为1.02的泡沫用于加固天线，天线单元与地板均为铜。

用电磁仿真软件HFSS对天线模型进行仿真优化，天线谐振在26MHz处，低频阻抗达0.1欧姆以上，可与天线调配器相连进行良好馈电。

图2为天线30MHz的辐射方向图，最大辐射方向在theta等于50度处，theta等于50度XOY面方向图为全向，增益差小于3dB。满足设计要求。