宽带高功率电磁环境模拟天线的制作方法

本技术涉及一种模拟天线，具体地说是一种宽带高功率电磁环境模拟天线，属于模拟天线领域。

背景技术：

1、要实现在1-18ghz的频段内，天线增益范围为20±3dbi。理想的天线系统是无色散的，要求天线增益平坦度越低越好。对天线现状进行调研：去除传统喇叭天线的窄侧壁，不但可以减重，还可以改善增益和高频方向图，将窄侧壁改成均匀分布的5根窄金属片，可以获得较低的vswr及平坦的增益曲线，但增益典型值为12dbi，平均功率为300w。在高功率应用方面，超宽带天线设计面临的一大技术难题是满足高功率的情况下防止天线的高压击穿，通常的方法是将天线或天线的一部分置于密封容器中，并填充惰性气体或绝缘介质，以提高天线耐受高压击穿的能力，但这无形中增加了天线的重量及设计难度。即现有的天线增益在6-18dbi范围波动，无法满足高增益及增益平坦度要求；在对驻波（vswr）调研中，发现已有相关天线vswr基本在2-3之间，无法满足vswr在2以内的技术指标要求；对于1-3ghz内承受功率1000w连续波的指标要求，目前市场常见天线产品在1-3ghz最高只能承受功率300w、其功率容量远低于技术指标需要。

2、双脊喇叭天线即是在喇叭天线的基础上添加脊，是一种常用的超宽带天线。主要结构可分为两个部分：喇叭段和同轴脊波导转换器。喇叭段主要实现从双脊波导到自由空间处阻抗过渡的功能，其阻抗过渡的平滑性将直接影响着天线的回波损耗以及其他性能。喇叭的长度应大于最低工作波长的一半，以保证阻抗转换过程中不激起高次模。脊在脊波导段间距相等，在喇叭段以指数形式张开，使得工作频带展宽。天线所能承受的能量强度，即功率容量。功率容量可以通过场分布，功率谱来进行验证，增大口径有效面积、采用不同的馈电形式等方法来增大功率容量是目前研究功率容量最典型的一些方法。由于天线功率容量与击穿受很多因素影响，双脊喇叭天线的场强最大值出现在脊间距最近及尖锐结构处，因此天线设计需要对双脊喇叭天线脊间距、形状进行特殊设计。通常在超宽频带范围内难以同时兼顾良好的驻波特性和辐射特性，需要权衡各项性能指标才能达到设计要求。以双脊喇叭天线为基础，通过改变脊形状，加入透镜等设计，解决了技术指标分解提出的增益平坦度、低频高增益、高功率容量等技术难点。基于以上原理，并考虑到系统对天线不仅有高低增益要求（20db、10db），还有增益平坦度的要求（±3db）。1ghz左右天线要求实现20db±3db的增益，传统的设计中，天线低频段（尤其是1-3ghz）天线的口径接近1.6m*1m，纵向长度接近2m，对天线设计、加工和运输安装都提出较大挑战。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于，设计了一种宽带高功率电磁环境模拟天线，通过对脊喇叭天线做脊开槽处理和加载介质透镜，在保证了带宽和功率容量的前提下，提升了天线增益，且天线设计简单，易于推广。

2、本实用新型的技术方案为：

3、宽带高功率电磁环境模拟天线，包括双脊喇叭天线，所述双脊喇叭天线是在喇叭天线上添加脊，分为两个部分：喇叭段和同轴脊波导转换器，所述喇叭段主要实现从双脊波导到自由空间处阻抗过渡的功能，其阻抗过渡的平滑性将直接影响着天线的回波损耗以及其他性能。

4、所述喇叭段的长度大于最低工作波长的一半，以保证阻抗转换过程中不激起高次模。

5、所述脊在脊波导段间距相等，在喇叭段以指数形式张开，使得工作频带展宽；所述同轴脊波导转换器为喇叭馈电处的矩形部分。

6、所述喇叭段的喇叭口面处设有透镜结构，能够提升口径场均匀性，进而提高天线增益。

7、天线所能承受的能量强度，即功率容量。功率容量可以通过场分布，功率谱来进行验证，增大口径有效面积、采用不同的馈电形式等方法来增大功率容量是目前研究功率容量最典型的一些方法。由于天线功率容量与击穿受很多因素影响，双脊喇叭天线的场强最大值出现在脊间距最近及尖锐结构处，因此天线设计需要对双脊喇叭天线脊间距、形状进行特殊设计。

8、通常在超宽频带范围内难以同时兼顾良好的驻波特性和辐射特性，需要权衡各项性能指标才能达到设计要求。以双脊喇叭天线为基础，通过改变脊形状，加入透镜等设计，解决了技术指标分解提出的增益平坦度、低频高增益、高功率容量等技术难点。

9、本实用新型的有益效果为：在保证了带宽和功率容量的前提下，提升了天线增益，且天线设计简单，易于推广。

10、下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

技术特征：

1.宽带高功率电磁环境模拟天线，其特征在于：包括双脊喇叭天线，所述双脊喇叭天线是在喇叭天线上添加脊，所述双脊喇叭天线分为喇叭段和同轴脊波导转换器两个部分；所述脊在脊波导段间距相等，在喇叭段以指数形式张开，并添加槽缝结构；所述同轴脊波导转换器为喇叭馈电处的矩形部分；所述喇叭段的喇叭口面处设有透镜结构。

2.根据权利要求1所述的宽带高功率电磁环境模拟天线，其特征在于：所述喇叭段的长度大于最低工作波长的一半。

技术总结
本技术公开了宽带高功率电磁环境模拟天线，包括双脊喇叭天线，所述双脊喇叭天线是在喇叭天线上添加脊，所述双脊喇叭天线分为喇叭段和同轴脊波导转换器两个部分；本技术的优点在于：在保证了带宽和功率容量的前提下，提升了天线增益，且天线设计简单，易于推广。

技术研发人员：呼延江利
受保护的技术使用者：合利科技发展有限公司
技术研发日：20230726
技术公布日：2024/4/29