一种超宽带双脊TEM喇叭天线

本发明涉及天线，具体涉及一种超宽带双脊tem喇叭天线。

背景技术：

1、超宽带技术作为现代无线通信、雷达探测和电磁测试领域的关键技术之一，具有极宽的频谱带宽，已广泛应用于超宽带无线通信、穿墙雷达、电磁兼容测试、电磁脉冲辐射源以及微波成像系统等领域。

2、在天线设计中，喇叭天线因其结构简单、增益高、辐射方向性好而被广泛采用。其中，双脊tem喇叭天线通过在传统tem喇叭天线中引入双脊结构，在超宽带特性上改善了传统tem天线的高频辐射特性。双脊结构使天线在低频段保持较好的阻抗匹配，同时在高频段维持准tem模传输，减少高次模激励，实现良好的超宽带辐射特性。

3、然而，现有双脊喇叭天线仍存在一些技术问题：在极宽带宽（如2-100ghz）下，低频段往往因脊间距离小导致阻抗匹配困难，驻波比较高；低频段增益偏低，主要是由于口径场相位分布不均匀，导致远场合成效率较低；高频段易出现方向图主瓣分裂、凹陷、副瓣增大以及方向图不对称等问题，影响辐射特性和系统探测精度。传统馈电在超宽带范围内难以实现全频段匹配和馈电平衡，口面边缘衍射和表面波传播也会影响辐射性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种超宽带双脊tem喇叭天线，旨在解决现有超宽带双脊喇叭天线在2-100ghz频段内低频匹配困难、低频增益偏低及高频方向图不稳定的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种超宽带双脊tem喇叭天线，包括馈电同轴、水滴形金属巴伦、折线双脊结构、椭圆形渐变内壁、二级椭圆形渐变内壁、e面金属壁、口径面金属框架、介质透镜、馈电处支撑介质块以及支撑框架，所述馈电同轴、水滴形金属巴伦和所述e面金属壁依次连接；

3、所述水滴形金属巴伦包括上部和下部，所述上部为接地部分，所述下部为馈电点连接部分；所述馈电同轴的内导体连接至所述下部，外导体连接至所述上部；

4、所述折线双脊结构由上下对称的两片脊板组成，脊板两侧分别与所述椭圆形渐变内壁、所述二级椭圆形渐变内壁连接，所述折线双脊结构的前端通过所述水滴形金属巴伦与馈电同轴相连；

5、所述e面金属壁设置在所述椭圆形渐变内壁和所述二级椭圆形渐变内壁的外侧，一端与所述口径面金属框架连接，另一端与所述支撑框架连接；

6、所述口径面金属框架位于所述e面金属壁的末端，所述介质透镜固定于所述口径面金属框架内；

7、所述馈电处支撑介质块位于馈电同轴后方，与所述支撑框架连接；

8、所述支撑框架包括金属板、镂空金属框架以及支撑结构，所述金属板设置所述镂空金属框架的端面上，与所述介质透镜相对设立，所述支撑结构与所述e面金属壁固定连接。

9、优选的，所述椭圆形渐变内壁位于天线内部的馈电端至口径附近区域，所述二级椭圆形渐变内壁设置在所述椭圆形渐变内壁之后，靠近天线口径面的区域，轮廓均呈椭圆函数规律渐变，但渐变曲率不同。

10、优选的，所述水滴形金属巴伦的特性阻抗z(y)由平行双导体传输线模型确定，其表达式如下：

11、

12、其中，h(y)为所述水滴形金属巴伦中两导体板之间的距离，w(y)为导体板的宽度，y为沿天线轴向的位置坐标。

13、优选的，所述折线双脊结构由多段直线段依次连接构成，整体呈折线状渐变张开，其脊间距离和脊宽度沿天线轴向呈分段线性变化。

14、优选的，所述介质透镜包括低频类凸透镜介质透镜和高频引向介质透镜，介质透镜内部完全由介质材料填充，填充的介质材料为交联聚苯乙烯，介电常数为2.5。

15、优选的，所述超宽带双脊tem喇叭天线的工作频率为2ghz -100ghz，整体外形尺寸为0.226λ1× 0.238λ1×0.243λ1，其中λ1为工作频率为2ghz所对应的波长。

16、本发明提供了一种超宽带双脊tem喇叭天线，包括馈电同轴、水滴形金属巴伦、折线双脊结构、椭圆形渐变内壁、二级椭圆形渐变内壁、e面金属壁、口径面金属框架、介质透镜、馈电处支撑介质块以及支撑框架，其中馈电同轴、水滴形金属巴伦和e面金属壁依次连接，折线双脊结构与两级椭圆形渐变内壁设置在e面金属壁内，口径面金属框架位于e面金属壁末端，介质透镜固定于口径面金属框架内部，馈电处支撑介质块位于馈电处末端，支撑框架与e面金属壁连接。水滴形金属巴伦又分为上、下两部分，馈电同轴结构的内导体连接至下部馈电点，外导体连接至上部接地部分；折线双脊结构由分段直线渐变张开；通过支撑框架固定各金属部件并保证整体结构刚性，支撑框架设计有通孔，方便同轴电缆穿过。经验证，本发明天线带宽宽，辐射特性良好。

1.一种超宽带双脊tem喇叭天线，其特征在于，

2.如权利要求1所述的超宽带双脊tem喇叭天线，其特征在于，

3.如权利要求2所述的超宽带双脊tem喇叭天线，其特征在于，

4.如权利要求3所述的超宽带双脊tem喇叭天线，其特征在于，

5.如权利要求4所述的超宽带双脊tem喇叭天线，其特征在于，

6.如权利要求5所述的超宽带双脊tem喇叭天线，其特征在于，