一种超宽带对数周期天线及其制作方法_2

文档序号:9419392阅读:来源:国知局
后焊接于上馈管1管身的馈电处5,所述馈电处5位于末根 偶极子32和上馈管I尾端之间并靠近上馈管I尾端。
[0054] 所述上馈管1与下馈管2之间的距离X等于馈管尺寸W的[1. 44-1. 46]倍,即 1. 44W《X《1. 46W;
[0055] 所述末根偶极子32与馈电处5之间的距离Y等于末根偶极子32长度Lmm和天线 间隔常数。乘积的[1. 9-2. 5]倍,即1. 9O礼"。《Y《2. 5O礼min;
[0056] 所述末根偶极子32与上馈管1尾部之间的距离Z等于末根偶极子32与馈电处5 之间距离Y的[1. 0-1. 5]倍,即1.OY《Z《1. 5Y。
[0057] 所述馈管可采用为方管或圆管,所述馈管尺寸W为方管边长或圆管直径。可选用 的方管包括立方管、正立边形管或正多边形管。
[0058] 优选为,所述上馈管1与下馈管2之间的距离X等于馈管尺寸W的1. 45倍,即X =1. 45W;所述末根偶极子32与馈电处5之间的距离Y等于末根偶极子32长度Lmi。和天线 间隔常数O乘积的2倍,即Y= 2O礼mi。;所述末根偶极子32与上馈管1尾部之间的距离 Z等于末根偶极子32与馈电处5之间距离Y的1. 15倍,即Z= 1. 15Y。
[0059] 也可采用,所述上馈管1与下馈管2之间的距离X等于馈管尺寸W的1. 44倍,即 X= 1. 44W;所述末根偶极子32与馈电处5之间的距离Y等于末根偶极子32长度Lmi。和天 线间隔常数O乘积的1. 9倍,即Y= 1. 9O礼mi。;所述末根偶极子32与上馈管1尾部之间 的距离Z等于末根偶极子32与馈电处5之间距离Y的1. 0倍,即Z= 1. 0Y。
[0060] 或是采用,所述上馈管1与下馈管2之间的距离X等于馈管尺寸W的1. 44倍,即 X= 1. 46W;所述末根偶极子32与馈电处5之间的距离Y等于末根偶极子32长度Lmi。和天 线间隔常数O乘积的2. 5倍,即Y= 2. 5O 所述末根偶极子32与上馈管1尾部之间 的距离Z等于末根偶极子32与馈电处5之间距离Y的1. 5倍,即Z= 1. 5Y。
[0061] 本发明提供的一种超宽带对数周期天线的制作方法,包括W下步骤:
[0062] 1)选取天线比例常数T和天线间隔常数O;
[0063]按照天线比例常数T、天线间隔常数O与天线增益的关系,如表1所示,根据天线 增益的设计要求,选取对应的天线比例常数T和天线间隔常数O;
[0064]
[00化]表I
[0066]。计算首根偶极子的长度Lm。,;
[0067] 根据公式(1)和公式(2)计算首根偶极子的长度: W側Lmax=Ki入L(1)
[0069] Ki= 1. 01-0. 519T似
[0070]其中,Lmax为首根偶极子的总长度,AL为最长波长,K1为低端截止常数;
[0071] 3)计算偶极子的总对数N;
[0072] 根据公式(3)和公式(4)或公式(5)计算偶极子的总对数N:
[0073] (3)
[0074] Kz= 7. 10T3-21. 3T2+21. 98T-7. 30+O(21. 82-66T+62. 12T2-18. 29T3) (4)
阳0巧]或, (5 )
[0076]其中,Kz为高端截止常数,BS=B[l. 1+30. 7O(1-T)],天线带宽B=fmax/fmin;N 可W取大一些,提高增益;
[0077] 4)计算中间偶极子的长度和中间偶极子的间距,获得末根偶极子的长度Lmi。; 阳〇7引计算公式如下:
[0079]
[0080] Li=Lmax二KiAl, |;0081]Li=T1 1Li, 阳0扣]Ln=TLi,
[0083]di二2OLI二2OLmax,
[0084] di=II1中,
[00化]其中,i= 1,2,. ..,N;末根偶极子的长度Lmi。为第N个偶极子的长度LW,首根偶 极子的长度Lm。、为第1个偶极子的长度L1;
[0086] 5)确定上馈管与下馈管之间的距离X;
[0087] 根据选用的馈管尺寸W,在上馈管与下馈管之间的距离X等于馈管尺寸W的 [1. 44-1. 46]倍,即1. 44W《X《1. 46W的范围内确定X的取值;
[0088] 6)确定末根偶极子与馈电处之间的距离Y;
[0089] 根据步骤1)选取的天线间隔常数O和步骤4)获得的末根偶极子长度Lmi。,在 末根偶极子与馈电处之间的距离Y等于末根偶极子长度Lmi。和天线间隔常数O乘积的 [1. 9-2.引倍,即1. 9O礼"。《Y《2. 5O礼mJ勺范围内确定Y的取值;
[0090] 7)确定末根偶极子与上馈管尾部之间的距离Z;
[0091] 根据步骤6)确定的末根偶极子与馈电处之间的距离Y,在末根偶极子与上馈管尾 部之间的距离Z等于末根偶极子与馈电处之间距离Y的[1. 0-1. 5]倍,即1.OY《Z《1. 5Y 的范围内确定Z的取值;
[0092] 优选为,所述步骤5)确定上馈管与下馈管之间的距离X等于馈管尺寸W的1.45 倍,即X= 1. 45W,选用的馈管尺寸W为立方管的边长;所述步骤6)确定末根偶极子与馈电 处之间的距离Y等于末根偶极子长度Lmi。和天线间隔常数O乘积的2倍,即Y= 2O礼mm; 所述步骤7)确定末根偶极子与上馈管尾部之间的距离Z等于末根偶极子与馈电处之间距 离Y的 1. 15倍,即Z= 1. 15Y。
[0093] 实施例1:设计频率15~150MHz,天线增益大于8地,驻波比小于2的对数周期天 线。
[0094]首先按照天线比例常数T、天线间隔常数O与天线增益的关系,如表1所示,根据 天线增益的设计要求,选取T= 0. 78、O= 0. 14。
[0095] 接着计算首根偶极子的长度Lmax,根据公式(2)计算得Ki= 0. 60518,根据公式(1) 计算首根偶极子的长度Lm。、=K1A12. 1米;W及根据公式计算偶极子的总对数N= 14。
[0096] 再计算所有中间偶极子的长度和中间偶极子的间距,获得末根偶极子的长度Lmm, 计算偶极子结果如表2所示;
[0097]
[0098]
[0099]表2 阳1〇〇] 获得末根偶极子的长度Lmin为第14个偶极子的长度L14,即Lmm= 0. 48米=480 毫米。 阳101] 然后根据选用的馈管为立方管,边长尺寸W= 0. 24米,确定上馈管与下馈管之间 的距离X等于馈管尺寸W的1. 45倍,即X= 1. 45W= 1. 45*0. 24米=0. 348米=348毫米。 阳102] W及确定末根偶极子与馈电处之间的距离Y等于末根偶极子长度Lmm和天线间隔 常数O乘积的2倍,即Y= 2O礼mm= 2*0. 14*0. 48米> 0. 134米=134毫米。
[0103] 最后确定末根偶极子与上馈管尾部之间的距离Z等于末根偶极子与馈电处之间 距离Y的1. 15倍,即Z=1. 15Y=1. 15*134毫米>154毫米。
[0104] 如图2所示为X、Y和Z对应D、H和M为不同设计参数的天线驻波比仿真结果图, 可W发现随着X、Y和Z的变化,天线驻波比随之发生变化。当X= 348毫米、Y= 134毫 米、Z= 154毫米时,如图2中棱块点画线所示,天线驻波比性能达到最优状态,在频率15~ 150MHz的整个工作频段,天线驻波比降至2W下,而其他D、H和M即X、Y和Z参数组合的 天线驻波比性能均很差。 阳1化]实施例2 :设计频率50~500MHz,天线增益大于8地,驻波比小于2. 5的对数周期 天线。 阳106] 按照制作方法的步骤,选取T=0.78、O=0.14,W及选用馈管为立方管、立方 管边长尺寸W= 90毫米。
[0107] 计算结果依次为首根偶极子的长度Lm。,= 3631毫米、偶极子的总对数N= 15、 末根偶极子的长度Lmm= 112毫米,从而确定上馈管与下馈管之间的距离X= 1. 45W= 1. 45蝴0毫米> 130毫米,确定末根偶极子与馈电处之间的距离Y= 2O*Lmi。= 2*0. 14*112 毫米> 31毫米,确定末根偶极子与上馈管尾部之间的距离Z= 1. 15Y= 1. 15*31毫米> 36 毫米。
[0108] 如图3所示为X、Y和Z对应D、H和M为不同设计参数的天线驻波比仿真结果图, 当X= 130毫米、Y= 31毫米、Z= 36毫米时,如图3中棱块点画线所示,天线驻波比性能 达到最优状态,在频率50~500MHz的整个工作频段,天线驻波比降至2.
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