CN106229639A

CN106229639A - 一种板式平衡器及其设计方法

Info

Publication number: CN106229639A
Application number: CN201610781600.5A
Authority: CN
Inventors: 唐传机; 王浩; 周成哲; 周旭; 于嘉嵬; 雍爱平
Original assignee: Chengdu Jinjiang Electronic System Engineering Co Ltd
Current assignee: Chengdu Jinjiang Electronic System Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2016-12-14

Abstract

本发明公开了一种板式平衡器及其设计方法，它包括电介质平板、短路片和馈电导体，所述的短路片安装在上下平板之间，并和馈电导体一体化连接；短路片与平板、馈电导体一起可以进行平衡馈电和提高振子的带宽；所述的一种板式平衡器的设计方法，使用微带板替换普通板线平衡器的上下平板，所述的短路片在上下板之间的位置根据严格的计算得出；通过微带板中介质层的引入能够缩小馈电平衡器的高度和调控振子臂和反射板之间的距离，同时，微带板的引入能够增加新的谐振点，通过调节介质的厚度、宽度及介电常数能够调控谐振频率。本发明极大地提高了天线振子的带宽，同时降低了天线的纵向高度，使天线结构更加简单。

Description

一种板式平衡器及其设计方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体是一种板式平衡器及其设计方法。

背景技术

技侦系统体制要求天线系统本身具有频带宽、增益高、波束覆盖范围尽可能大等特性。因此，具有宽频带、高增益和宽波束的天线为满足技侦体制的要求创造了条件。

可以实现宽频带的天线单元很多，但一般结构尺寸相对复杂，如对数周期天线、螺旋天线等。

由于所需的天线为线极化，因此本发明的天线辐射单元选择了微带线与同轴线相结合馈电的对称振子形式，既展宽频带又减轻天线单元总体尺寸和重量。与本发明相近的宽带振子形式有套筒振子、锥形振子等，但这几种形式振子臂尺寸过大，对于工程实现来说有一定困难，且当天线单元数量较多时，会增加天线重量，给工程运输及安装架设带来不便，无法满足特定的需求。本发明还通过对天线反射板的控制来达到相应的波束宽度，同时实现了可以达到所需增益单元数量的最小化。

综上所述，现有技术无法满足既保证天线单元结构简单，工作频带又宽的要求。

为了提高振子的带宽，并且可以进行平衡馈电，改进了板线平衡器的结构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种板式平衡器及其设计方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种板式平衡器，它包括电介质平板、短路片和馈电导体，短路片安装在电介质平板之间，安装位置根据严格的计算得出；馈电导体一端与天线振子臂相连，另一端与馈电插座的内导体相连；所述的电介质平板为单面覆铜微带板。

一种板式平衡器的设计方法，所述的电介质平板，使用微带板替换普通板线平衡器的上下板，并在上下板之间添加匹配元件，匹配元件的位置依据计算得出。

所述匹配元件为短路片。

所述短路片在上下板之间的位置的确定，包括如下步骤：

A：根据阻抗与板式平衡器相应几何尺寸关系计算特征阻抗：

z_{0} = 15 + 60 \ln \frac{w}{d}

z_{o p} = 173 \sqrt{c o s (90 d / w)}

其中，d为两板间中心导体的直径，w为上下板间的距离，z_o为板线的特性阻抗，z_op为两块平板组成的平行双线(包括中心导体的影响)的特性阻抗；在z_o的计算中，上下板之间的距离w与中心导体的直径d的比值要大于1.5；在z_op的计算中，中心导体的直径d与上下板之间的距离w之间的比值要小于0.6。

B：使板线平衡器的输入阻抗等于馈电同轴线的特性阻抗。

所述电介质微带板为薄板状单面覆铜微带板。

所述薄板之间的馈电导体为方形金属馈电导体，其顶部与一振子臂相连，底部与馈电插座的内导体相连。

所述单面覆铜微带板对称设置在振子臂之间。

本发明的有益效果是：本发明对于普通板式平衡器进行了改进，将平衡器的上下板改成微带板，由于电介质的引入，使得板线的有效长度可以进行缩小，这样便可以缩小馈电平衡器的高度，同时也改变振子臂和反射板之间的距离。通过优化调整介质的厚度、宽度及介电常数等来达到既可以调整相应的谐振频率，又可以控制天线的辐射特性。并且随着改进式板线平衡器的引入，馈电部分长度减小，有效地降低了天线的纵向高度，这对于工程的实际应用是很有意义的。

附图说明

图1为本发明一种板式平衡器结构示意图；

图2为常规板线平衡器的剖面图；

图3为运用本发明的天线振子单元驻波仿真曲线图；

图中，1-上单面覆铜微带板，2-方形金属块，3-金属镀层，4-下单面覆铜微带板，5-天线振子臂，6-反射板。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

一种板式平衡器，它包括电介质平板、短路片和馈电导体，短路片安装在电介质平板之间，安装位置根据严格的计算得出；馈电导体一端与天线振子臂相连，另一端与馈电插座的内导体相连；所述的电介质平板为单面覆铜微带板。

所述匹配元件为短路片。

所述短路片在上下板之间的位置的确定，包括如下步骤：

A：根据阻抗与板式平衡器相应几何尺寸关系计算特征阻抗：

z_{0} = 15 + 60 \ln \frac{w}{d}

z_{o p} = 173 \sqrt{c o s (90 d / w)}

B：使板线平衡器的输入阻抗等于馈电同轴线的特性阻抗。

所述电介质微带板为薄板状单面覆铜微带板。

所述单面覆铜微带板对称设置在振子臂之间。

如图2所示，为普通板线平衡器的剖面图，本发明对于板线平衡器进行了改进。如图1所示，将平衡器的上下板改成电解质微带板1和4。由于电介质层的引入，使得板线的有效长度可以进行缩小，这样便可以缩小馈电平衡器的高度，同时也改变振子臂5和反射板6之间的距离。通过优化调整介质的厚度和宽度及介电常数等来达到既可以调整相应的谐振频率，又可以控制天线的辐射特性。

夹在两个振子臂间的“薄板”即为介质层，其外部表面覆满了金属镀层3，介质本身既可以减小平衡器电长度，又可以起到结构支撑的作用，夹在两块介质中间的是方形金属馈电导体2，其顶端其与一振子臂相连，底部与馈电同轴的内导体相连。平衡器整体结构类似“三板线”。板式平衡器本身有平衡不平衡转换的作用，同时还可以起到阻抗变换器的功能，在一定程度上可以展宽天线的工作带宽。本发明由于引入了“介质层”，对于阻抗的变换又增加了一种自由度，可以通过调节介质的厚度，宽度及介电常数等来改善天线的输入阻抗，在一定程度上进一步提高天线的带宽。

随着改进式板线平衡器的引入，馈电部分长度减小，有效地降低了天线的纵向高度。这对于工程的实际应用是很有意义的。假如天线中心频率为1.1GHz左右，采用普通板线平衡器，其长度为λ₀/4≈68mm，而采用本发明的改进式平衡器长度缩短为56.5mm。运用本发明有效降低了天线的高度。

由于改进式板线平衡器的引入，增加了新的谐振点。通过调整振子臂的长度和改进式平衡器的相关参数，使得两个谐振点靠拢，进而增加天线的带宽。如图3所示，为实施本发明下的驻波曲线，可以看到本发明天线的相对阻抗带宽达到了29％(VSWR<2)，相比普通振子的相对带宽提高了很多。

Claims

1.一种板式平衡器，其特征在于：它包括电介质平板、短路片和馈电导体，短路片安装在电介质平板之间，安装位置根据严格的计算得出；馈电导体一端与天线振子臂相连，另一端与馈电插座的内导体相连；所述的电介质平板为单面覆铜微带板。

2.一种板式平衡器的设计方法，其特征在于：所述的电介质平板，使用微带板替换普通板线平衡器的上下板，并在上下板之间添加匹配元件，匹配元件的位置依据计算得出。

3.如权利要求2所述的一种板式平衡器的设计方法，其特征在于：所述匹配元件为短路片。

4.如权利要求2所述的一种板式平衡器的设计方法，其特征在于：所述短路片在上下板之间的位置的确定，包括如下步骤：

A：根据阻抗与板式平衡器相应几何尺寸关系计算特征阻抗：

z_{0} = 15 + 60 \ln \frac{w}{d}

z_{o p} = 173 \sqrt{c o s (90 d / w)}

B：使板线平衡器的输入阻抗等于馈电同轴线的特性阻抗。

5.如权利要求2所述的一种板式平衡器的设计方法，其特征在于：所述电介质微带板为薄板状单面覆铜微带板。

6.如权利要求2所述的一种板式平衡器的设计方法，其特征在于：所述薄板之间的馈电导体为方形金属馈电导体，其顶部与一振子臂相连，底部与馈电插座的内导体相连。

7.如权利要求2所述的一种板式平衡器的设计方法，其特征在于：所述单面覆铜微带板对称设置在振子臂之间。