一种斜立锥形单极子核电磁脉冲模拟器天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于核电磁脉冲辐射模拟技术领域，尤其涉及一种斜立锥形单极子核电磁脉冲模拟器天线。
【背景技术】
[0002]模拟核电磁脉冲辐射是开展核电磁脉冲效应研究和考核验证试验的必要手段。由于核电磁脉冲的频谱宽，低频成分丰富，按照IEC标准规定的核电磁脉冲辐射波形，其频谱范围从数kHz至GHz，主要能量集中在300MHz以下，因此需要尺寸比较大的宽带天线进行福射。核电磁脉冲模拟器的辐射体有多种类型，常见的有有界波模拟器、垂直单极子模拟器、水平偶极子模拟器、复合模拟器等，不同类型的辐射体产生不同极化和分布方式的电磁脉冲辐射场，试验区域由辐射体的辐射特性、脉冲源以及要求的辐射场强决定。
[0003]有界波模拟器，主要产生垂直极化的辐射场，试验区域在辐射体的下方，试验区的尺寸取决于线栅辐射体的尺寸，试验区高度通常为线栅高度的1/3 ;垂直单极子模拟器，主要产生垂直极化的辐射场，试验区域在辐射体的附近周围，距天线越远，辐射场越小；水平偶极子模拟器，主要产生水平极化的辐射场，试验区域在辐射体的侧面和下方，辐射场的幅值随着距离的增加而减小；复合模拟器，可以同时产生水平和垂直极化的辐射场，受地面影响，试验区域在辐射体的下方一定高度的空间。
[0004]对大型平台开展电磁脉冲试验时，往往不便将被试平台置于辐射体的试验区域(如大型舰船通常只能位于辐射体的侧面附近)，使得被试平台的照射场较低，达不到预期的试验要求。如果将被试的系统紧靠发射天线，则场均匀性又难以保证，同时也会改变天线的阻抗特性，影响天线的正常辐射。
【发明内容】
[0005]本发明旨在解决垂直极化核电磁脉冲模拟器中大型单极子天线的宽频特性、试验区域辐射场强、重量和风阻等问题。核电磁脉冲的频谱宽，要求天线具有良好的宽频带特性，对几十kHz至几百MHz频段的电磁波都能良好辐射；针对舰船、飞机等大型试验目标，要求上百米范围的试验区域的场强幅值、场均匀性满足试验要求；同时，由于天线尺寸大，又架设在露天开阔区域，要求天线具有较低的重量，较小的风阻，以便架设，而且有足够的强度和可靠性。本发明针对现有技术中的问题，提供一种斜立锥形单极子核电磁脉冲模拟器天线，使大型核电磁脉冲模拟器的辐射天线具有更好的方向特性，在脉冲源电压不变的情况下，提高试验区域的脉冲场强。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种斜立锥形单极子核电磁脉冲模拟器天线，包括倒圆台状支架，倒圆台状支架的侧围均匀布设若干根辐射线缆，还包括非金属支架，通过非金属支架将倒圆台状支架倾斜固定，倒圆台状支架的中心轴线与竖直方向成18?22度角。
[0007]按上述技术方案，倒圆台状支架为铝合金材料。
[0008]按上述技术方案，圆台状支架的上底直径28?35m、下底直径1.2?1.8m、中心高度40?45m。
[0009]按上述技术方案，所述非金属支架为玻璃钢支撑架。
[0010]按上述技术方案，倒圆台状支架侧围的辐射线缆为横截面积48?55mm2的多股铝芯护套线，辐射线缆的数量为36?60。
[0011]按上述技术方案，倒圆台状支架由多个半径逐渐变小的圆环形支撑架相互固定连接构成，各圆环形支撑架的圆心均位于倒圆台状支架的中心轴线上。
[0012]按上述技术方案，倒圆台状支架由5个圆环形支撑架连接构成，倒圆台状支架的上底面为第一圆环形支撑架，第一圆环形支撑架由外径28?35m(由上底直径确定)、20m、10m、4m、2m的同心圆环和12根径向支撑架焊接而成，各同心圆环和径向支撑架均为宽100mm、厚6mm的铝合金材料板，外径28?35m的圆环上均匀开设Φ 10的圆孔，圆孔的数量与辐射线缆的数量相等。
[0013]按上述技术方案，倒圆台状支架的下底面为第五圆环形支撑架，第五圆环形支撑架为铝合金材料，第五圆环形支撑架的中心点与第一圆环形支撑架的中心点距离为40?45m，第五圆环形支撑架外径为1.2?1.8m，内径为0.5?0.8m，厚度为18?25mm，边沿焊接一圈厚15?20mm，宽80?100mm的裙边，在裙边的中心一圈均勾开设Φ 10的圆孔，圆孔的数量与辐射线缆的数量相等，第五圆环形支撑架上，在直径0.9?1.5m的圆周上均匀分布至少8个圆孔用于与脉冲源的输出电极固定。脉冲源的输出电极与第五圆环形支撑架相连，保证底部馈电。
[0014]按上述技术方案，位于第一圆环形支撑架和第五圆环形支撑架之间的第二圆环形支撑架、第三圆环形支撑架、第四圆环形支撑架均为铝合金材料，第二圆环形支撑架、第三圆环形支撑架、第四圆环形支撑架的中心点与第一圆环形支撑架的中心点距离分别为8?10m、18?20m、30?32m。第二圆环形支撑架、第三圆环形支撑架、第四圆环形支撑架上对应位置处分别均匀开设Φ 10的圆孔，圆孔的数量与辐射线缆的数量相等。为了减小重量和风阻，以及安装方便，选用内部有支撑结构的第一圆环支撑架至第五圆环支撑架。
[0015]本发明产生的有益效果是:使大型核电磁脉冲模拟器的辐射天线具有更好的方向特性，在脉冲源电压不变的情况下，提高试验区域的脉冲场强。首先，采用倒圆台状支架，倒圆台状支架的侧围布设若干根辐射线缆，通过非金属支架将倒圆台状支架倾斜固定，形成斜立锥形单极子核电磁脉冲模拟器天线，使得单极子具有良好的宽频带特性，能够有效地辐射核电磁脉冲模拟器的能量。第二，斜立锥形单极子核电磁脉冲模拟器天线的锥体中心轴从竖直方向倾斜18?22度角结构，在脉冲源输出电压不变的情况下明显提升了试验区域的辐射场强。第三，线状结构的辐射线缆，大幅减小了天线的重量和风阻，同时也便于安装，具有更好的环境适应性。第四，采用非金属支架支撑系统固定天线的第一圆环形支撑架、第五圆环形支撑架及其之间的第二圆环形支撑架、第三圆环形支撑架、第四圆环形支撑架，使斜立锥形单极子核电磁脉冲模拟器天线的外形稳定可靠，电气性能稳定。
【附图说明】
[0016]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0017]图1是本发明实施例斜立锥形单极子核电磁脉冲模拟器天线的结构示意图；
[0018]图2是第一圆环形支撑架的俯视图；
[0019]图3是第一圆环形支撑架侧视的局部放大图；
[0020]图4为第五圆环形支撑架的俯视图和侧视图；
[0021]图5为本发明实施例斜立锥形单极子核电磁脉冲模拟器天线与直立锥形单极子天线在四种高度上距天线馈电点水平距离Y变化的峰值场强曲线对比。
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023]本发明实施例中，提供一种斜立锥形单极子核电磁脉冲模拟器天线，包括倒圆台状支架，倒圆台状支架的侧围均匀布设若干根辐射线缆，还包括非金属支架，通过非金属支架将倒圆台状支架倾斜固定，倒圆台状支架的中心轴线与竖直方向成18?22度角。
[0024]进一步地，倒圆台状支架为招合金材料。
[0025]本发明实施例中，进一步地，圆台状支架的上底直径28?35m、下底直径1.2?
1.8m、中心高度40?45m。
[0026]本发明实施例中，进一步地，所述非金属支架为玻璃钢支撑架。
[0027]本发明实施例中，进一步地，倒圆台状支架侧围的福射线缆为横截面积48?55mm2的多股铝芯护套线，辐射线缆的数量为36?60。
[0028]进一步地，倒圆台状支架由多个半径逐渐变小的圆环形支撑架相互固定连接构成，各圆环形支撑架的圆心均位于倒圆台状支架的中心轴线上。
[0029]进一步地，倒圆台状支架由5个圆环形支撑架连接构成，倒圆台状支架的上底面为第一圆环形支撑架，第一圆环形支撑架由外径28?35m(由上底直径确定)、20m、10m、4m、2m的同心圆环和12根径向支撑架焊接而成，各同心圆环和径向支撑架均为宽100mm、厚6mm的铝合金材料板，外径28?35m的圆环上均匀开设Φ 10的圆孔，圆孔的数量与辐射线缆的数量相等。
[0030]进一步地，倒圆台状支架的下底面为第五圆环形支撑架，第五圆环形支撑架为铝合金材料，第五圆环形支撑架的中心点与第一圆环形支撑架的中心点距离为40?45m，第五圆环形支撑架外径为1.2?1.8m，内径为0.5?0.8m，厚度为18?25mm，边沿焊接一圈厚15?20mm，宽80?100mm的裙边，在裙边的中心一圈均勾开设Φ 10的圆孔，圆孔的数量与辐射线缆的数量相等，第五圆环形支撑架上，在直径0.9?1.5m的圆周上均匀分布至少8个圆孔用于与脉冲源的输出电极固定。脉冲源的输出电极与第五圆环形支撑架相连，保证底部馈电。
[0031]进一步地，位于第一圆环形支撑架和第五圆环形支撑架之间的第二圆环形支撑架、第三圆环形支撑架、第四圆环形支撑架均为铝合金材料，第二圆环形支撑架、第三圆环形支撑架、第四圆环形支撑架的