一种新型宽带双锥天线的制作方法

1.本实用新型涉及天线技术领域，特别是一种新型宽带双锥天线。


背景技术：

2.双锥天线作为一种常见的超宽带天线，已广泛应用于无线通信、sar雷达成像、生物医学和无线频谱检测中，传统的双锥天线都是由上下两个金属锥体构成，上下锥体依靠金属加工把锥体内部铣掉，加工成本高，为了实现低频特性的改善，往往需要增加天线的尺寸，导致天线重量也急剧增加，不适于应用；而且锥台半顶角θ固定，无法调节天线的驻波。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种新型宽带双锥天线。
4.本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种新型宽带双锥天线，包括上锥体和下锥体，所述上锥体和下锥体由上至下呈沙漏状设置，所述上锥体和下锥体同轴固定在中间柱上，所述的上锥体和下锥体的母线为多个曲线段依次首尾相连形成的连续曲线。
5.具体的，所述上锥体与下锥体之间具有间隙。
6.具体的，所述上锥体和下锥体均包括多个金属脊片，多个金属脊片圆周阵列设置在中间柱上形成上锥体和下锥体。
7.具体的，所述金属脊片焊接在中间柱上。
8.具体的，所述上锥体和下锥体的金属脊片的个数均大于等于十个。
9.具体的，所述中间柱3上套设有一安装筒5，所述安装筒5的两端均圆周阵列开设有与上锥体1的金属脊片4个数对应的安装槽51，所述金属脊片4的上下两端均设置有缺口41，所述上锥体1和下锥体2的金属脊片4的缺口41对应卡在安装筒5两端的安装槽51内，所述中间柱3的两端还分别套设有一固定套6，所述固定套6的一端圆周阵列开设有与上锥体1上的金属脊片4个数对应的卡槽61，所述固定套6的卡槽61卡在金属脊片4的缺口41内将上锥体1和下锥体2限位在两个所述固定套6之间，所述中间柱3的两端设置有外螺纹，中间柱3的两端均螺纹连接有一螺纹套7，两个所述螺纹套7分别抵紧在对应的固定套6上将上锥体1和下锥体2固定在中间柱3上。
10.本实用新型具有以下优点：
11.1、本实用新型的双锥曲线的上锥体和下锥体的母线采用由多个首尾相连的曲线段构成，每一段锥体具有不同的半顶角θ，便于调整锥台半顶角θ，更好调节天线的驻波，满足宽带的性能；
12.2、本实用新型的上锥体和下锥体采用多个金属脊片圆周阵列围成，采用这样的方式可以降低天线的加工制造成本，同时可以降低天线的体积和重量。
附图说明
13.图1 为实施例一的双锥天线正视结构示意图；
14.图2 为实施例一的双锥天线立体结构示意图；
15.图3 为实施例一的金属脊片结构示意图；
16.图4 为实施例一的双锥天线俯视结构示意图；
17.图5 为实施例二的双锥天线结构示意图；
18.图6 为实施例二的固定筒结构示意图；
19.图7 为实施例二的金属脊片结构示意图；
20.图8 为实施例二的固定套结构示意图；
21.图9 为本实用新型的双锥天线与传统的双锥天线的驻波曲线图；
22.图10 为本实用新型的双锥天线与传统的双锥天线的增益曲线图；
23.图中：1
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上锥体，2
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下锥体，3
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中间柱，4
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金属脊片，41
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缺口，5
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固定筒，51
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安装槽，6
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固定套，61
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卡槽，7
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螺纹套。
具体实施方式
24.为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.需要说明的是，术语“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。
27.下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
28.如图1～4所示，一种新型宽带双锥天线，包括上锥体1和下锥体2，所述上锥体1和下锥体2由上至下呈沙漏状设置，所述上锥体1和下锥体2同轴固定在中间柱3上，所述的上锥体1和下锥体2的母线为多个曲线段依次首尾相连形成的连续曲线。传统的双锥天线都是由上下两个金属锥体构成，上下锥体依靠金属加工把锥体内部铣掉，加工成本高，而且锥台半顶角θ固定，无法调节天线的驻波，本实施例中，将上锥体1和下锥体2的母线设置成由多段曲线首尾连接而成的曲线，这样每段曲线具有不同的半顶角，这样就可以便于调整锥体的半顶角，更好调节天线的驻波，满足宽带的性能，在设计和仿真过程中通过调整各个曲线段斜率来达到调整驻波的作用。
29.进一步的，所述上锥体1与下锥体2之间具有间隙。从理论上讲，无限长的双锥天线可以得到输入阻抗、方向图均与频率无关的特性，且其旋转对称结构使其具有水平全向的特点。对于任意半径、无限长双锥天线的特性阻抗为：
[0030][0031]
式中：θ为半顶角，z0为特性阻抗；
[0032]
实际应用中的双锥天线不可能是无限长的，有限长双锥天线可看做包含半径为r的球体当中，tem主模与双锥末端产生的高次模同时存在，此外双锥的末端还存在电流的反射，这便导致了输入阻抗的复杂变化，使天线阻抗带有电抗分量，增大半顶角θ，可以降低输入阻抗的电抗部分，并且能够扩展带宽，同时也使得输入阻抗的实部对于频率的变化不敏感，影响双锥天线电性能指标的尺寸有高度h2、下端直径d1、半顶角θ、两锥之间间距h1，规律如下：
[0033]
a.双锥的带宽及反射损耗主要由半锥角θ决定，当半锥角θ≥20
°
时，双锥具有较宽的频带特性，当其他参数不变时，反射损耗随半锥角θ的增大而减小。
[0034]
b.天线高度h2对天线增益有较大影响，h2增大相当于增大天线的辐射口面，能够提高天线增益。
[0035]
双锥天线的下端直径d1及两锥间距h1对天线驻波有着较大影响。
[0036]
进一步的，所述上锥体1和下锥体2均包括多个金属脊片4，多个金属脊片4圆周阵列设置在中间柱3上形成上锥体1和下锥体2。本实施例中将上锥体1和下锥体2设置成由多个金属脊片4组成的结构，每个金属脊片4的结构都相同，多个金属脊片4圆周阵列设置在中间柱3上，多个金属脊片4的边缘即围成锥体结构，金属脊片4的边缘即为上锥体1和下锥体2的母线，本实施例采用这样的结构可以降低天线的重量和体积，降低加工制造的难度。
[0037]
进一步的，所述金属脊片4焊接在中间柱3上。本实施例中金属脊片4通过焊接的方案固定在中间柱3上，这样的方式连接牢固，相较于传统的采用铣削加工的方式，大大降低了制造的难度，传统采用铣床加工上锥体1和下锥体2的内部，对加工的精度要求比较高，工艺复杂，成本高，而采用金属脊片4加焊接的方式可以大大降低制造的成本。
[0038]
实施例二、
[0039]
如图5～图8所示，作为另一种实施方式，本实施在在中间柱3上套设一个安装筒5，在安装筒5的两端均圆周阵列开设与上锥体1上的金属脊片4个数对应的安装槽51，在金属脊片4的上下两端均设置有缺口41，缺口41的宽度与安装筒5的厚度匹配，安装时将金属脊片4插入安装槽51内，然后沿安装筒5轴向滑动金属脊片4使缺口41与安装槽51配合，并使缺口41的底部与安装槽51的底部贴合，这样就将金属脊片4的轴向限位，然后在中间柱3上套设两个固定套6，固定套6上圆周阵列开设有与上锥体1上的金属脊片4个数对应的卡槽61，两个固定套6与安装筒5之间分别设置上锥体1和下锥体2的金属脊片4，安装时将固定套6套设中间柱3上，然后沿其轴向移动使卡槽61与缺口41配合，并使缺口41的底部与卡槽61的底部贴合，这样固定套6与安装筒5配合就能将金属脊片4限位在固定套6与安装筒5之间形成上锥体1和下锥体2，通过这样的方式固定金属脊片4操作简单，且相较于焊接的方式可以很好的控制各个金属脊片4之间的角度在误差范围内，在装配好上锥体1和下锥体2之后需要将其固定在中间柱3上，本实施例通过在中间柱3的两端设置外螺纹，然后中间柱3的两端均
螺纹连接一个螺纹套7，螺纹套7抵紧在固定套6上就能将上锥体1和下锥体2很好的固定在中间柱3上，通过上述的安装方式能很好的对金属脊片4之间的角度进行控制，这样金属脊片4之间的角度误差小对驻波和方向图不圆度的影响小。
[0040]
进一步的，所述上锥体1和下锥体2的金属脊片4的个数均大于等于十个。作为优选的实施例，本实施例中将上锥体1和下锥体2的金属脊片4均设置为十个，金属脊片4的个数越多，天线的方向图不圆度越好。
[0041]
如图9和图10所示，由于本实用新型的天线具有更好的驻波特性，所以天线的增益得到提高，常规锥台天线的驻波和增益曲线分别为vswr1，gain1，本实施例的新型金属脊片4的双锥天线驻波和增益曲线分别为vswr2，gain2，由仿真结果可得新型金属脊片4的双锥天线满足更宽的工作带宽，而且在频带内天线增益提高，本实施例的双锥天线可达到200%的工作带宽。
[0042]
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。