用于太阳射电观测的小型化米波槽线天线及其观测设备

本发明涉及天线设计，尤其涉及一种用于太阳射电观测的小型化米波槽线天线及其观测设备。

背景技术：

1、太阳射电观测是解析太阳爆发现象、日冕磁场与高能电子加速机制的核心手段，30mhz-300mhz米波波段可直观反映日冕、行星际空间演化过程，具备独特观测优势。

2、传统米波射电观测采用对数周期、八木天线，整机体积庞大、占地多，建站选址约束严苛，难以开展流动观测与密集阵列布设。vivaldi槽线天线凭借平面轻薄、易共形集成的特性成为小型化优选，但标准半波长结构仅能在有限窄带实现阻抗适配，全米波观测带宽内阻抗剧烈波动，存在宽带匹配差问题，和基板集成的馈电网络失配引发大量信号反射；米波低频段穿过介质基板存在信号损耗，致使辐射效率偏低；天线开放式背部易接收地面射频干扰与阵列单元耦合信号，后向辐射抑制不足，观测噪声基底抬升，无法充分适配米波太阳观测需求。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种用于太阳射电观测的小型化米波槽线天线及其观测设备，所述天线具有结构紧凑、宽频带、高前向辐射效率的特点，以满足太阳射电观测对天线系统小型化、可移动和易于组阵的迫切需求。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种用于太阳射电观测的小型化米波槽线天线，包括辐射单元和置于所述辐射单元下方的反射板：

4、所述辐射单元包括一对对称的指数渐变辐射臂、馈电探针和谐振腔；两指数渐变辐射臂内侧轮廓形成渐变槽线，外侧由多段直线拼接构成弯折轮廓；所述馈电探针内芯自一指数渐变辐射臂底部穿入，延伸至渐变槽线底端与另一指数渐变辐射臂电性导通；所述谐振腔设置于两指数渐变辐射臂底部，并沿两指数渐变辐射臂的对称轴对称设置。

5、作为可选择的实施方式，所述辐射单元垂直设置于下方水平反射板。

6、作为可选择的实施方式，所述辐射单元和反射板均为框架式镂空结构，内部等距布置分隔条。

7、作为可选择的实施方式，所述两辐射臂内侧轮廓由指数渐变曲线构成，表示为：

8、；

9、其中，为槽线曲线在纵向轴的投影长度，为渐张比例因子，和由槽线起点和终点的坐标决定。

10、作为可选择的实施方式，所述渐变槽线由两指数渐变辐射臂内侧轮廓合围形成，两指数渐变辐射臂内侧缝隙沿y轴自馈电底部至辐射顶部宽度连续平滑变化，形成渐变槽传输结构。

11、作为可选择的实施方式，所述外侧由多段直线拼接构成弯折轮廓，具体为：两个指数渐变辐射臂外侧包括纵向垂直延伸的直线段，所述直线段在延伸至预设高度节点后，以预设角度的拐角向靠近两指数渐变辐射臂对称轴方向弯折偏转，以构成辐射臂末端的弯折式口径边缘。

12、作为可选择的实施方式，所述馈电探针包括外层同轴馈电探针外导体，和内层的同轴馈电探针内芯。

13、作为可选择的实施方式，所述谐振腔为矩形。

14、作为可选择的实施方式，还包括，将多组所述天线间隔排布构成阵列天线。

15、第二方面，本发明提供一种太阳射电观测设备，包括射频接收前端和信号处理链路；

16、其中，所述射频接收前端包含接收单元，所述接收单元采用如第一方面所述的天线。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

18、本发明摒弃传统介质基板，采用全金属指数渐变辐射臂镂空结构，彻底消除米波低频电磁波穿透介质产生的极化损耗，提升辐射效率；谐振腔可阻隔馈电端表面杂散波泄露，平缓全米波频段阻抗波动，缓解天线与馈电网络阻抗失配问题，大幅减少射频信号反射损耗，实现全频带优良宽带匹配。辐射单元下方配套反射板屏蔽背部空间，阻断地面射频噪声与阵列单元间耦合干扰，有效抑制后向辐射、压低观测噪声基底。同时全金属镂空结构重量轻、风阻小，便于多单元密集阵列排布，可通过扩展阵列单元灵活提升观测增益，兼顾小型化、宽频、高灵敏特性，完美适配野外机动式太阳米波射电观测场景。

19、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

1.一种用于太阳射电观测的小型化米波槽线天线，其特征在于，包括辐射单元和置于所述辐射单元下方的反射板：

2.如权利要求1所述的用于太阳射电观测的小型化米波槽线天线，其特征在于，所述辐射单元垂直设置于下方水平反射板。

3.如权利要求1所述的用于太阳射电观测的小型化米波槽线天线，其特征在于，所述辐射单元和反射板均为框架式镂空结构，内部等距布置分隔条。

4.如权利要求1所述的用于太阳射电观测的小型化米波槽线天线，其特征在于，所述两辐射臂内侧轮廓由指数渐变曲线构成，表示为：

5.如权利要求1所述的用于太阳射电观测的小型化米波槽线天线，其特征在于，所述渐变槽线由两指数渐变辐射臂内侧轮廓合围形成，两指数渐变辐射臂内侧缝隙沿y轴自馈电底部至辐射顶部宽度连续平滑变化，形成渐变槽传输结构。

6.如权利要求1所述的用于太阳射电观测的小型化米波槽线天线，其特征在于，所述外侧由多段直线拼接构成弯折轮廓，具体为：两个指数渐变辐射臂外侧包括纵向垂直延伸的直线段，所述直线段在延伸至预设高度节点后，以预设角度的拐角向靠近两指数渐变辐射臂对称轴方向弯折偏转，以构成辐射臂末端的弯折式口径边缘。

7.如权利要求1所述的用于太阳射电观测的小型化米波槽线天线，其特征在于，所述馈电探针包括外层同轴馈电探针外导体，和内层的同轴馈电探针内芯。

8.如权利要求1所述的用于太阳射电观测的小型化米波槽线天线，其特征在于，所述谐振腔为矩形。

9.如权利要求1所述的用于太阳射电观测的小型化米波槽线天线，其特征在于，还包括，将多组所述天线间隔排布构成阵列天线。

10.一种太阳射电观测设备，其特征在于，包括射频接收前端和信号处理链路；