一種超寬帶對數周期天線及其制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種天線，特別是設及一種超寬帶對數周期天線及其制作方法，屬于 微波與天線技術領域。
【背景技術】
[0002] 對數周期天線是一種常見的寬帶天線，由于其良好的寬帶特性，在短波、超短波及 微波波段范圍內獲得廣泛的應用，如天波傳播的通信天線、電視共用天線系統的接收天線 及拋物面或透鏡天線的初級福射器或相控陣天線陣的福射單元等。
[0003] 對數周期天線是把一些天線按照某一種規律排列（如周期性排列），使其形成自 相似結構，其天線的電特性隨頻率的對數作周期性變化。其中，按某一種規律排列的運些天 線包括多種類型，如齒片形、偶極子、八木天線等，其中最典型且應用最多的就是對數周期 偶極子天線。
[0004] 現有技術中無論采用哪種類型的天線，一般的設計方法，大都通過天線工程設計 書的圖表，找出最佳的天線比例常數T和天線間隔常數O;然后根據傳統對數周期天線的 一整套設計流程，把頻帶內的最高頻率和最低頻率代進去，計算出天線夾角、各偶極子長度 和間距。然而，運樣設計出的對數周期天線雖然能在設計頻帶范圍內獲得方向圖不分裂，滿 足天線方向圖設計要求；但是，其天線駐波比卻難W滿足工程實際要求。
【發明內容】
陽〇化]本發明的主要目的在于，克服現有技術中的不足，提供一種超寬帶對數周期天線 及其制作方法，可大幅減少設計時間和成本，使天線駐波比性能得到最優化，而且通過操 作方便的制作方法制得的對數周期天線具有結構簡單、拆裝方便、安全可靠、實用性強等優 點。
[0006] 為了達到上述目的，本發明提供的對數周期天線所采用的技術方案是：
[0007] 一種超寬帶對數周期天線，包括相互平行設置的上饋管和下饋管，所述上饋管從 首端至尾端按序成對設置有長度遞減的偶極子，所述下饋管內設有同軸饋線。
[0008] 其中，所述偶極子包括排序第一的首根偶極子，排序末位的末根偶極子，W及位于 首根偶極子和末根偶極子之間的若干根的中間偶極子；所述上饋管和下饋管均為尺寸相同 的饋管；所述同軸饋線包括同軸饋線外導體，和包覆于同軸饋線外導體內的同軸饋線內導 體；所述同軸饋線內導體的一端延伸出同軸饋線外導體的一端頭、并從位于下饋管管身的 開孔引出后焊接于上饋管管身的饋電處，所述饋電處位于末根偶極子和上饋管尾端之間并 靠近上饋管尾端。
[0009] 而且，所述上饋管與下饋管之間的距離X等于饋管尺寸W的[1.44-1.46]倍，即 1. 44W《X《1. 46W;所述末根偶極子與饋電處之間的距離Y等于末根偶極子長度Lmm和 天線間隔常數O乘積的[1.9-2. 5]倍，即1.9O禮Y《2.5O禮mi。;所述末根偶極 子與上饋管尾部之間的距離Z等于末根偶極子與饋電處之間距離Y的[1. 0-1. 5]倍，即 I.OY《Z《I. 5Y。
[0010] 本發明進一步設置為：所述饋管為方管或圓管，所述饋管尺寸W為方管邊長或圓 管直徑。
[0011] 本發明進一步設置為：所述方管包括立方管、正=邊形管或正多邊形管。
[0012] 本發明進一步設置為：所述上饋管與下饋管之間的距離X等于饋管尺寸W的1. 45 倍，即X= 1. 45W;所述末根偶極子與饋電處之間的距離Y等于末根偶極子長度Lmi。和天線 間隔常數O乘積的2倍，即Y= 2O禮mm;所述末根偶極子與上饋管尾部之間的距離Z等于 末根偶極子與饋電處之間距離Y的1. 15倍，即Z= 1. 15Y。
[0013] 本發明還提供一種超寬帶對數周期天線的制作方法，包括W下步驟：
[0014] 1)選取天線比例常數T和天線間隔常數O;
[0015]按照天線比例常數T、天線間隔常數O與天線增益的關系，根據天線增益的設計 要求，選取對應的天線比例常數T和天線間隔常數O;
[0016] 。計算首根偶極子的長度Lm。,；
[0017] 根據公式（1)和公式（2)計算首根偶極子的長度： 柳化]Lmax=Ki入L(1)
[0019] Ki= 1. 01-0. 519T似
[0020] 其中，Lmax為首根偶極子的總長度，AL為最長波長，K1為低端截止常數；
[0021] 3)計算偶極子的總對數N;
[0022] 根據公式（3)和公式（4)或公式（5)計算偶極子的總對數N:
[0023]
(3)
[0024] Kz= 7. 10T3-21. 3T2+21. 98T-7. 30+O(21. 82-66T+62. 12T2-18. 29T3) (4)
W對或， ISi
[0026] 其中，Kz為高端截止常數，Bs=B[1.1+30. 7O(I-T)]，天線帶寬B=fmax/fmm;
[0027] 4)計算中間偶極子的長度和中間偶極子的間距，獲得末根偶極子的長度Lmi。；
[0028] 計算公式如下：
[0029]
[0030] Li= LK 1 A,
[0031] Li= T 1 V 陽03引 Ln= TLi, 陽的3] di= 2 OLi= 2OLmax,
[0034] 山二 T 1 1中，
[0035] 其中，i= 1，2, . ..，N;末根偶極子的長度Lmi。為第N個偶極子的長度LW，首根偶 極子的長度Lm。、為第1個偶極子的長度L1;
[0036] 5)確定上饋管與下饋管之間的距離X;
[0037] 根據選用的饋管尺寸W，在上饋管與下饋管之間的距離X等于饋管尺寸W的
[I. 44-1. 46]倍，即I. 44W《X《I. 46W的范圍內確定X的取值；
[0038] 6)確定末根偶極子與饋電處之間的距離Y ;
[0039] 根據步驟1)選取的天線間隔常數O和步驟4)獲得的末根偶極子長度Lmi。，在 末根偶極子與饋電處之間的距離Y等于末根偶極子長度Lmi。和天線間隔常數O乘積的 [1. 9-2.引倍，即1. 9O禮"。《Y《2. 5O禮mJ勺范圍內確定Y的取值；
[0040] 7)確定末根偶極子與上饋管尾部之間的距離Z;
[0041] 根據步驟6)確定的末根偶極子與饋電處之間的距離Y，在末根偶極子與上饋管尾 部之間的距離Z等于末根偶極子與饋電處之間距離Y的[1. 0-1. 5]倍，即1.OY《Z《1. 5Y 的范圍內確定Z的取值；
[0042] 本發明方法進一步設置為：所述步驟5)確定上饋管與下饋管之間的距離X等于饋 管尺寸W的1. 45倍，即X= 1. 45W，選用的饋管尺寸W為立方管的邊長；所述步驟6)確定末 根偶極子與饋電處之間的距離Y等于末根偶極子長度Lmi。和天線間隔常數O乘積的2倍， 即Y= 2O禮mm;所述步驟7)確定末根偶極子與上饋管尾部之間的距離Z等于末根偶極子 與饋電處之間距離Y的1. 15倍，即Z= 1. 15Y。
[0043] 與現有技術相比，本發明具有的有益效果是：
[0044] 本發明提供的超寬帶對數周期天線結構簡單、拆裝方便、安全可靠、實用性強，所 需設計成本較低，不僅天線方向圖可滿足設計要求，而且最重要的是可使天線駐波比性能 得到最優化；本發明提供的超寬帶對數周期天線的制作方法，操作方便，設計流程簡單，可 大幅減少設計時間和成本，設計參數調整后重新設計亦快速簡捷。
[0045] 上述內容僅是本發明技術方案的概述，為了更清楚的了解本發明的技術手段，下 面結合附圖對本發明作進一步的描述。
【附圖說明】
[0046]圖1為本發明一種超寬帶對數周期天線的結構示意圖；
[0047] 圖2為本發明實施例1的天線駐波比仿真圖； W48] 圖3為本發明實施例2的天線駐波比仿真圖；
[0049] 圖4為本發明實施例3的天線駐波比仿真圖；
[0050] 圖5為本發明實施例4的天線駐波比仿真圖。
【具體實施方式】
[0051] 下面結合說明書附圖，對本發明作進一步的說明。
[0052] 如圖1所示的一種超寬帶對數周期天線，包括相互平行設置的上饋管1和下饋管 2,所述上饋管1從首端至尾端按序成對設置有長度遞減的偶極子3,所述下饋管2內設有同 軸饋線4;所述偶極子3包括排序第一的首根偶極子31，排序末位的末根偶極子32,W及位 于首根偶極子31和末根偶極子32之間的若干根的中間偶極子33;所述上饋管1和下饋管 2均為尺寸相同的饋管。
[0053] 所述同軸饋線4包括同軸饋線外導體41，和包覆于同軸饋線外導體41內的同軸饋 線內導體42 ;所述同軸饋線內導體42的一端延伸出同軸饋線外導體41的一端頭、并從位 于下饋管2管身的開孔21引出