米波金属偶极子滤波天线的制作方法

1.本发明涉及滤波天线的技术领域，具体涉及一种米波金属偶极子滤波天线。


背景技术：

2.随着通讯、雷达和电子战设备的快速发展，侦察与反侦察，干扰与反干扰等技术手段的大量应用，使得舰载、机载和车载平台处于愈来愈复杂的电磁环境中。在大型作战平台上仅使用单一频段工作的天线已不存在，平台上多种频段天线林立，天线之间的干扰严重。为了使天线能在恶劣的电磁环境中正常工作，需提高天线自身的抗干扰能力，并减少对周围电磁环境的污染。
3.将天线和滤波器相集成是解决电磁兼容问题的重要方式。天线的作用是接收和发射电磁信号，并实现空间滤波功能。滤波器的作用是对带外的杂波进行抑制，滤除干扰信号。传统的天线和滤波器是两个独立的器件，使用时需要进行组装和匹配。新型的滤波天线是将天线和滤波器集成，变成一个完整独立器件来实现天线和滤波器的功能。
4.但是，现有的集成式滤波天线依然还存在抗谐波干扰力弱、电磁兼容性不佳的问题。因此，需要开发一种可有效提高抗谐波干扰力以及电磁兼容性的新型滤波天线结构。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种米波金属偶极子滤波天线，解决了现有天线抗干扰能力弱、电磁兼容性不佳的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
9.一种米波金属偶极子滤波天线，包括天线阵子、空气板线馈电巴伦以及滤波器，所述天线阵子对称固定于所述空气板线馈电巴伦顶部的两端，所述空气板线馈电巴伦一体连接于所述滤波器的上表面。
10.优选地，所述空气板线馈电巴伦包括馈电巴伦内导体与馈电巴伦外导体，所述馈电巴伦外导体包括馈电巴伦左侧外导体与馈电巴伦右侧外导体，所述馈电巴伦内导体位于所述馈电巴伦左侧外导体与所述馈电巴伦右侧外导体之间。
11.优选地，所述馈电巴伦左侧外导体与所述馈电巴伦右侧外导体之间存在有空气匹配间隙。
12.优选地，所述滤波器包括腔体、谐振器以及射频同轴连接器，所述射频同轴连接器与所述滤波器采用直接耦合方式进行馈电。
13.优选地，所述谐振器包括一端固定在所述腔体内壁上且水平放置的同轴谐振杆、穿入同轴谐振杆内部且水平放置的调谐杆以及环绕设置于所述调谐杆周侧的介质环。
14.优选地，所述同轴谐振杆与所述射频同轴连接器通过固定螺钉连接于所述腔体上。
15.优选地，所述谐振杆由上至下依次包括第一调谐杆、第二调谐杆、第三调谐杆、第四调谐杆，所述第一调谐杆的长度为60mm
±
3mm，所述第二调谐杆的长度为55mm
±
3mm，所述第三调谐杆的长度为55mm
±
3mm，所述第四调谐杆的长度为60mm
±
3mm。
16.优选地，所述馈电巴伦内导体通过金属连接杆与所述同轴谐振杆连接。
17.优选地，所述金属连接杆与所述腔体之间设置有介质支撑。
18.优选地，天线中心频率对应的自由空间波长用λ0表示，天线高度为λ0/4，天线阵子长度为λ0/2。
19.(三)有益效果
20.本发明提供了一种米波金属偶极子滤波天线。与现有技术相比，具备以下有益效果：
21.采用空气板线结构形式的馈电巴伦与滤波器集成设计，相较于传统的不含空气板线结构形式的天线与滤波器的组装或集成来说，该结构在确保天线自身性能的基础上，可进一步提升天线的谐波抑制度，从而提高天线的抗干扰性能与电磁兼容性能。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本实施例1与实施例2的天线的整体结构示意图；
24.图2为本发明实施例1与实施例2的天线剖面结构示意图；
25.图3为本发明实施例1与实施例2的滤波器内部结构示意图；
26.图4为本发明实施例2的滤波器的插损和抑制特性曲线。
27.其中，1、天线阵子；2、空气板线馈电巴伦；21、馈电巴伦内导体；22、馈电巴伦外导体；221、馈电巴伦左侧外导体；222、馈电巴伦右侧外导体；3、滤波器；31、腔体；32、谐振器；321、同轴谐振杆；322、调谐杆；3221、第一调谐杆；3222、第二调谐杆；3223、第三调谐杆；3224、第四调谐杆；323、介质环；33、射频同轴连接器；4、固定螺钉；5、空气匹配间隙；6、金属连接杆；7、介质支撑。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本技术实施例通过提供一种米波金属偶极子滤波天线，解决了现有天线抗干扰能力弱、电磁兼容性不佳的问题，实现了既满足天线自身性能，又具有优异抗干扰性能的米波频段天线的滤波集成设计。
30.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
31.实施例1
32.如图1所示，米波金属偶极子滤波天线，包括天线阵子1、空气板线馈电巴伦2、滤波器3。
33.如图1所示，天线阵子1有两根，为金属材质，对称固定在空气板线馈电巴伦2顶部的两侧，用于导向和放大电磁波，加强天线接收的电磁信号。天线为金属偶极子形式，天线中心频率对应的自由空间波长用λ0表示，天线高度(含底部的滤波器3)为λ0/4，天线阵子1长度为λ0/2。
34.空气板线馈电巴伦2是采用了空气板线形式的馈电巴伦，空气板线馈电巴伦2包括馈电巴伦内导体21与馈电巴伦外导体22。馈电巴伦外导体22包括馈电巴伦左侧外导体221与馈电巴伦右侧外导体222。馈电巴伦左侧外导体221与馈电巴伦右侧外导体222均为倒l形结构，馈电巴伦内导体21位于馈电巴伦左侧外导体221与馈电巴伦右侧外导体222之间。馈电巴伦左侧外导体221与馈电巴伦右侧外导体222的顶端之间存在有空气匹配间隙5，根据实际工况需求调整空气匹配间隙5的尺寸，有利于提高天线的工作效率。
35.滤波器3位于空气板线馈电巴伦2的底部，并与空气板线馈电巴伦2一体连接。空气板线馈电巴伦2安装于滤波器3长度方向的一端。滤波器3包括腔体31、谐振器32、射频同轴连接器33。谐振器32位于腔体31的内部，有四个，四个谐振器32依次耦合。谐振器32之间的耦合采用调节谐振器32之间的距离来实现。射频同轴连接器33位于腔体31的底面。滤波器3原始耦合参数模型选用契比雪夫函数，滤波器3具有通带内等纹波、边沿陡峭、无传输零点等优点。
36.谐振器32包括同轴谐振杆321、调谐杆322、介质环323。
37.同轴谐振杆321有四根，四根同轴谐振杆321由上至下依次水平放置于腔体31内部。同轴谐振杆321的一端通过固定螺钉4固定于腔体31的内壁上，另一端的端面开设有凹槽，凹槽沿同轴谐振杆321的长度方向延伸至其内部。
38.调谐杆322有四根，四根调谐杆322分别位于四根同轴谐振杆321的凹槽内。四根调谐杆322由上至下依次为第一调谐杆3221、第二调谐杆3222、第三调谐杆3223、第四调谐杆3224。
39.介质环323有四根，分别环绕套设于四根调谐杆322的周侧，介质环323用于提高滤波器3的q因子，以改善滤波器3性能。
40.馈电巴伦内导体21的底部连接有金属连接杆6，金属连接杆6由空气板线馈电巴伦2内部延伸至滤波器3内部，其远离馈电巴伦内导体21的一端固定连接于最上方的同轴谐振杆321的上表面。金属连接杆6与腔体31之间设置有介质支撑7，介质支撑7用于将金属连接杆6固定在腔体31上，以提高金属连接杆6的固定稳定性。
41.本发明的实施原理为：采用空气板线结构形式的馈电巴伦具有工作带宽增大的优点，将这种结构的馈电巴伦与滤波器3集成设计，相较于传统的不含空气板线结构形式的天线与滤波器3的组装或集成来说，该结构在确保天线自身性能的基础上，可进一步提升天线的谐波抑制度，从而提高天线的抗干扰性能与电磁兼容性能。
42.实施例2
43.本实施例的天线结构与实施例1的天线结构相同，区别在于进一步限定了天线以及天线结构的尺寸。使用本实施例限定的尺寸制备的滤波天线具有优异的抗干扰性能与电
磁兼容性。天线及其天线结构的具体尺寸如下：
44.天线高度(含底部的滤波器3)为300mm；
45.天线阵子1长度为560mm；
46.馈电巴伦内导体21厚度为7mm、宽度为11mm、高度为183mm；
47.四根同轴谐振杆321尺寸相同，长度为93mm、内径为6mm、外径为8.5mm；
48.四根调谐杆322的尺寸不同，第一调谐杆3221的长度为59mm，第二调谐杆3222的长度为53mm，第三调谐杆3223的长度为53mm，第四调谐杆3224的长度为59mm，四根调谐杆322的直径均为4.4mm；
49.四根介质环323尺寸相同，为聚四氟乙烯材料，长度为70mm、内径为4.4mm、外径为6mm。
50.根据图4可知，在通带内插入损耗小于0.2db，在400mhz～1400mhz频段，抑制度大于45db；在2500mhz～3150mhz的s频段抑制度大于50db。
51.综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：
52.1、采用空气板线结构形式的馈电巴伦与滤波器集成设计，相较于传统的不含空气板线结构形式的天线与滤波器的组装或集成来说，该结构在确保天线自身性能的基础上，可进一步提升天线的谐波抑制度，从而提高天线的抗干扰性能与电磁兼容性能。
53.2、制成的滤波天线整体结构紧凑、系统可靠性高、可满足小型化要求、降低了系统生产成本。
54.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
55.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种米波金属偶极子滤波天线，其特征在于，包括天线阵子(1)、空气板线馈电巴伦(2)以及滤波器(3)，所述天线阵子(1)对称固定于所述空气板线馈电巴伦(2)顶部的两端，所述空气板线馈电巴伦(2)一体连接于所述滤波器(3)的上表面。2.如权利要求1所述的一种米波金属偶极子滤波天线，其特征在于，所述空气板线馈电巴伦(2)包括馈电巴伦内导体(21)与馈电巴伦外导体(22)，所述馈电巴伦外导体(22)包括呈倒l形的馈电巴伦左侧外导体(221)与馈电巴伦右侧外导体(222)，所述馈电巴伦内导体(21)位于所述馈电巴伦左侧外导体(221)与所述馈电巴伦右侧外导体(222)之间。3.如权利要求2所述的一种米波金属偶极子滤波天线，其特征在于，所述馈电巴伦左侧外导体(221)与所述馈电巴伦右侧外导体(222)顶端之间存在有空气匹配间隙(5)。4.如权利要求1所述的一种米波金属偶极子滤波天线，其特征在于，所述滤波器(3)包括腔体(31)、谐振器(32)以及射频同轴连接器(33)，所述射频同轴连接器(33)与所述滤波器(3)采用直接耦合方式进行馈电。5.如权利要求4所述的一种米波金属偶极子滤波天线，其特征在于，所述谐振器(32)包括一端固定在所述腔体(31)内壁上且水平放置的同轴谐振杆(321)、穿入同轴谐振杆(321)内部且水平放置的调谐杆(322)以及环绕设置于所述调谐杆(322)周侧的介质环(323)。6.如权利要求5所述的一种米波金属偶极子滤波天线，其特征在于，所述同轴谐振杆(321)与所述射频同轴连接器(33)通过固定螺钉(4)连接于所述腔体(31)上。7.如权利要求5所述的一种米波金属偶极子滤波天线，其特征在于，所述谐振杆由上至下依次包括第一调谐杆(3221)、第二调谐杆(3222)、第三调谐杆(3223)、第四调谐杆(3224)，所述第一调谐杆(3221)的长度为60mm
±
3mm，所述第二调谐杆(3222)的长度为55mm
±
3mm，所述第三调谐杆(3223)的长度为55mm
±
3mm，所述第四调谐杆(3224)的长度为60mm
±
3mm。8.如权利要求5所述的一种米波金属偶极子滤波天线，其特征在于，所述馈电巴伦内导体(21)通过金属连接杆(6)与所述同轴谐振杆(321)连接。9.如权利要求8所述的一种米波金属偶极子滤波天线，其特征在于，所述金属连接杆(6)与所述腔体(31)之间设置有介质支撑(7)。10.如权利要求1所述的一种米波金属偶极子滤波天线，其特征在于，天线中心频率对应的自由空间波长λ0用表示，天线高度为λ0/4，天线阵子(1)长度为λ0/2。

技术总结
本发明提供一种米波金属偶极子滤波天线，涉及滤波天线的技术领域，滤波天线包括天线阵子、空气板线馈电巴伦以及滤波器，所述天线阵子对称固定于所述空气板线馈电巴伦顶部的两端，所述空气板线馈电巴伦一体连接于所述滤波器的上表面。采用空气板线结构形式的馈电巴伦与滤波器集成设计，相较于传统的不含空气板线结构形式的天线与滤波器的组装或集成来说，该结构在确保天线自身性能的基础上，可进一步提升天线的谐波抑制度，从而提高天线的抗干扰性能与电磁兼容性能。能与电磁兼容性能。能与电磁兼容性能。


技术研发人员：陈晓萌 张立新 谢科 冯晨晨 郑灵
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第三十八研究所
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/7/26