基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭的制作方法
【專利摘要】基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭，包括絕緣外殼、絕緣支桿、介質(zhì)基板，每一介質(zhì)基板上設(shè)置有一對偶極子天線；偶極子天線為Koch分形天線，3塊介質(zhì)基板圍成底面為等邊三角形的空心三棱柱，一塊介質(zhì)基板上的偶極子天線與相鄰介質(zhì)基板上的偶極子天線之間為正交布置，每對偶極子天線的天線臂之間跨接有射頻檢波二極管；在介質(zhì)基板上設(shè)置有由并行布置的微帶線構(gòu)成的整形濾波網(wǎng)絡(luò)，微帶線的前端與偶極子天線的天線臂相連且連接于射頻檢波二極管的端部，微帶線的后端與相鄰介質(zhì)基板上的微帶線通過直插電阻相連，整形濾波網(wǎng)絡(luò)的輸出端與雙絞傳輸線相連；雙絞傳輸線穿過絕緣支桿后與信號處理電路相連。本發(fā)明的低頻響應(yīng)特性良好。
【專利說明】基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于場強(qiáng)檢測傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于空間的電磁輻射測量的 全向電場探頭。

【背景技術(shù)】
[0002] 電磁波自發(fā)現(xiàn)之日起便對人類社會形成了深刻影響，獲得了信號的無線傳輸，相 關(guān)的無線電技術(shù)也若星火燎原般應(yīng)運(yùn)而生。無線電起初主要應(yīng)用于海上航行，通過摩爾斯 電報在陸地和航船之間互傳訊息。而今，無線電存在著眾多應(yīng)用領(lǐng)域和形式：從日常生活中 的廣播電視、移動通訊、衛(wèi)星導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)信息、衛(wèi)生醫(yī)療，到國防軍事中的監(jiān)控識別、導(dǎo)彈制 導(dǎo)、電子對抗，再到城市內(nèi)部的超高壓輸電，為人類社會的進(jìn)步和發(fā)展提供著諸多便利的條 件。然而，電磁波在給現(xiàn)代社會帶來巨大變革的同時，也帶來日益嚴(yán)重的電磁污染和危害。 電磁輻射不僅會影響人類的身體健康，而且會干擾其周圍電子儀器的正常工作。為了及時 準(zhǔn)確地獲取空間電場強(qiáng)度的幅值，降低電磁輻射造成的危害，有必要對電磁輻射監(jiān)測設(shè)備 的核心部件--電場探頭的設(shè)計進(jìn)行研究。
[0003] 電場探頭的接收天線感應(yīng)空間的電場信號并將其轉(zhuǎn)換成高頻電信號，通過后端非 線性檢波器將高頻電信號檢波輸出成直流電信號，然后整形網(wǎng)絡(luò)和低通濾波器對檢波后的 直流電信號進(jìn)行整形和濾波，最后由高阻傳輸線傳至后端處理電路。電場探頭由于其特殊 的應(yīng)用環(huán)境，要求外觀尺寸必須足夠小，否則電場探頭的引入會對待測電場造成干擾，進(jìn)而 影響實際電場的分布，為最終的電場測試帶來不必要的測量誤差，然而電場探頭的外觀尺 寸不能無限制地縮小，因為電場探頭的核心單元往往是天線，而根據(jù)天線的接收原理，過小 的電場探頭其接收特性必然會受到不利的影響，尤其是電場探頭在低頻段時，其接收微弱 電場信號的靈敏度會惡化。
[0004] 目前應(yīng)用較為廣泛的由直偶極子構(gòu)成的電場探頭，由于受到直偶極子本身結(jié)構(gòu) 的幾何特性和天線的電磁特性的制約和限制，存在著低頻響應(yīng)不夠理想的缺陷，嚴(yán)重制約 電場探頭在低頻處的檢測精度和實際應(yīng)用。按駐波電流分布的普通偶極子天線對頻率變 化很敏感，偶極子的有效頻率范圍受其固有諧振頻率的限制，想要制作頻率響應(yīng)在更高頻 (如GHz頻率）仍比較平坦的傳遞標(biāo)準(zhǔn)電場探頭，必須把偶極子天線臂總長度控制在1mm? 3mm，甚至為亞毫米，這樣縮短偶極子天線臂長，雖然可以使電場探頭在高頻段（如GHz頻 率）有比較平坦的頻率響應(yīng)，然而在低頻（如MHz)電場探頭的靈敏度大為降低，天線的接 收特性大大地下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中電場探頭低頻段的頻率響應(yīng)不夠理想的不足，本發(fā)明的目的在于 提供一種低頻響應(yīng)特性良好的基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：
[0007] 基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭，包括：絕緣外殼、支撐所述絕緣外殼的 絕緣支桿、設(shè)置于所述絕緣外殼內(nèi)的介質(zhì)基板，所述每一介質(zhì)基板上設(shè)置有一對偶極子天 線；所述偶極子天線為Koch分形天線，3塊介質(zhì)基板圍成底面為等邊三角形的空心三棱柱， 一塊介質(zhì)基板上的偶極子天線與相鄰介質(zhì)基板上的偶極子天線之間為正交布置，所述每對 偶極子天線的天線臂之間跨接有射頻檢波二極管；在所述介質(zhì)基板上設(shè)置有由并行布置 的微帶線構(gòu)成的整形濾波網(wǎng)絡(luò)，所述微帶線的前端與所述偶極子天線的天線臂相連且連接 于所述射頻檢波二極管的端部，微帶線的后端與相鄰介質(zhì)基板上的微帶線通過直插電阻相 連，所述整形濾波網(wǎng)絡(luò)的輸出端與雙絞傳輸線相連；所述雙絞傳輸線穿過所述絕緣支桿后 與信號處理電路相連。
[0008] 在本發(fā)明一較佳實施例中，所述偶極子天線為3階Koch分形天線。
[0009] 在本發(fā)明一較佳實施例中，所述雙絞傳輸線由兩根相互絕緣的銅導(dǎo)線互相絞合而 成。
[0010] 在本發(fā)明一較佳實施例中，所述偶極子天線的天線臂上設(shè)置有均勻間隔的表貼電 阻。
[0011] 在本發(fā)明一較佳實施例中，所述偶極子天線的天線臂上電阻加載位置滿足反對數(shù) 周期規(guī)律。
[0012] 在本發(fā)明一較佳實施例中，所述天線臂上設(shè)置的電阻的阻值遞增或遞減，其中阻 值最大的電阻的阻值為150?200Ω ;或者所述天線臂上設(shè)置的所有電阻阻值相等，均為 100 Ω。
[0013] 在本發(fā)明一較佳實施例中，所述每一微帶線上設(shè)置有間隔布置的電阻。
[0014] 在本發(fā)明一較佳實施例中，每一對微帶線間跨接有電容，所述電容位于第二個電 阻與第三個電阻之間，所述整形濾波網(wǎng)絡(luò)的輸出端處并聯(lián)有輸出電阻。
[0015] 在本發(fā)明一較佳實施例中，所述介質(zhì)基板的長為50mm、寬為46mm、厚度為1mm，所 述Koch分形天線直線距離總長為50mm，天線臂寬為0. 1mm，偶極子天線與堅直方向的夾角 為 54.7。。
[0016] 在本發(fā)明電場探頭的設(shè)計中，將介質(zhì)基板圍成三棱柱形，介質(zhì)基板上的天線采用 Koch分形結(jié)構(gòu)的偶極子，在不改變天線外觀尺寸情況下，使偶極子天線的有效臂長得到增 力口，而高度始終保持不變，在一定程度上改善了電場探頭的低頻響應(yīng)特性，天線靈敏度良 好，而且不影響電場探頭在其他頻段頻率響應(yīng)的平坦性，實現(xiàn)了電場探頭小型化的要求。同 時，采用微帶線作為整形濾波網(wǎng)絡(luò)，制作工藝簡單，性能穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明實施例的平面展開示意圖；
[0019] 圖3為圖1另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖4為不同階Koch分形偶極子接收特性對比圖；
[0021] 圖5為本發(fā)明實施例與直偶極子電場探頭的頻率響應(yīng)對比圖；
[0022] 圖6為本發(fā)明實施例的線性度響應(yīng)曲線圖；
[0023] 圖7為本發(fā)明實施例的各向同性響應(yīng)曲線圖；
[0024] 圖8為直偶極子天線按正對數(shù)周期規(guī)律加載阻抗的示意圖；
[0025] 圖9為3階Koch分形天線按正對數(shù)周期規(guī)律加載阻抗的示意圖；
[0026] 圖10為3階Koch分形天線天線臂上的電阻阻值依次200 Ω、110 Ω、10 Ω時偶極 子中間二極管上電流隨頻率的變化曲線圖；
[0027] 圖11為3階Koch分形天線天線臂上的電阻阻值依次為10 Ω、110 Ω、200 Ω時偶 極子中間二極管上電流隨頻率的變化曲線圖；
[0028] 圖12為3階Koch分形天線天線臂上的電阻阻值均為110Ω時偶極子中間二極管 上電流隨頻率的變化曲線圖；
[0029] 圖13為直偶極子天線按反對數(shù)周期規(guī)律加載阻抗的示意圖；
[0030] 圖14為3階Koch分形天線按反對數(shù)周期規(guī)律加載阻抗的示意圖；
[0031] 圖15為3階Koch分形天線天線臂上的電阻阻值依次200 Ω、11〇Ω、1〇Ω時偶極 子中間二極管上電流隨頻率的變化曲線圖；
[0032] 圖16為3階Koch分形天線天線臂上的電阻阻值依次為10 Ω、110 Ω、200Ω時偶 極子中間二極管上電流隨頻率的變化曲線圖；
[0033] 圖17為3階Koch分形天線天線臂上的電阻阻值均為110Ω時偶極子中間二極管 上電流隨頻率的變化曲線圖；
[0034] 圖18為直偶極子天線均勻間隔加載阻抗的示意圖；
[0035] 圖19為3階Koch分形天線均勻間隔加載阻抗的示意圖；
[0036] 圖20為3階Koch分形天線天線臂上的電阻阻值依次200 Ω、110 Ω、10 Ω時偶極 子中間二極管上電流隨頻率的變化曲線圖；
[0037] 圖21為3階Koch分形天線天線臂上的電阻阻值依次為10 Ω、110 Ω、200Ω時偶 極子中間二極管上電流隨頻率的變化曲線圖；
[0038] 圖22為3階Koch分形天線天線臂上的電阻阻值均為110Ω時偶極子中間二極管 上電流隨頻率的變化曲線圖；
[0039] 圖23為當(dāng)LP系數(shù)彡1時3階Koch分形天線按反對數(shù)周期位置加載阻抗的偶極 子上檢波二極管輸出電流的頻率響應(yīng)圖；
[0040] 圖24為當(dāng)LP系數(shù)< 1時3階Koch分形天線按反對數(shù)周期位置加載阻抗的偶極 子上檢波二極管輸出電流的頻率響應(yīng)圖；
[0041] 圖25為當(dāng)LP系數(shù)彡1時3階Koch分形天線均勻間隔分布加載阻抗的偶極子上 檢波二極管輸出電流的頻率響應(yīng)圖；
[0042] 圖26為當(dāng)LP系數(shù)< 1時3階Koch分形天線按反對數(shù)周期位置加載阻抗的偶極 子上檢波二極管輸出電流的頻率響應(yīng)圖。
[0043] 下面結(jié)合附圖和各實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

【具體實施方式】
[0044] 如圖1、圖2及圖3所示，本發(fā)明實施例的0. 1MHz?3GHz寬帶全向電場探頭包括 偶極子天線1、射頻檢波二極管2、整形濾波網(wǎng)絡(luò)3、介質(zhì)基板4、雙絞傳輸線5、直插電阻6、 絕緣外殼7、絕緣支桿8及信號處理電路9。
[0045] 每塊介質(zhì)基板4上設(shè)置一對偶極子天線1，共有3塊介質(zhì)基板4和3對偶極子天 線1，3塊介質(zhì)基板4組成底面形狀為等邊三角形的空心三棱柱。本發(fā)明的偶極子天線為 Koch分形天線,一塊介質(zhì)基板4上的偶極子天線1與相鄰介質(zhì)基板4上的偶極子天線1之 間為正交布置，以保證探頭能夠均勻接收到來自空間各個方向的電磁波。介質(zhì)基板為環(huán)氧 玻璃布層壓板（FR-4)，偶極子天線1采用蝕刻技術(shù)印刷于介質(zhì)基板4上。射頻檢波二極管 2(DX、DY、DZ)跨接于每對偶極子天線1的天線臂之間。整形濾波網(wǎng)絡(luò)3由并行布置的微帶 線構(gòu)成，微帶線的前端與偶極子天線1的天線臂相連，且連接于射頻檢波二極管2的端部， 微帶線的后端與相鄰介質(zhì)基板4上的微帶線通過直插電阻6 (RXY、RYZ、RZX)相連。整形濾 波網(wǎng)絡(luò)3的輸出端通過雙絞傳輸線5與信號處理電路9相連。介質(zhì)基板4設(shè)置于絕緣外殼 7內(nèi)，絕緣外殼7由絕緣支桿8支撐，雙絞傳輸線5穿過絕緣支桿8后與信號處理電路9相 連。本發(fā)明的信號處理電路采用現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)設(shè)計，所以不再進(jìn)一步的詳細(xì)說明和/或 不以一種詳細(xì)的方式描述。
[0046] 0階Koch分形偶極子從本質(zhì)上講就是直偶極子，階數(shù)越大，分形次數(shù)越多，隨著迭 代次數(shù)的增加，有限長度的一條線段的總長度可以無限延長，而高度始終保持不變。圖4為 不同階數(shù)Koch分形偶極子仿真得到的天線臂中間二極管中電流值隨頻率的變化曲線，從 圖4可以看出，隨著Koch的分形階數(shù)的逐漸升高，二極管中的電流值在低頻區(qū)域的響應(yīng)有 顯著改善，說明Koch分形偶極子天線比直線距離相等情況下的直偶極子在低頻頻段的接 收性能和響應(yīng)要好許多。同時從圖中可以看出，對于Koch分形天線來說，3階分形到4階分 形的頻率響應(yīng)曲線變化已經(jīng)不是很明顯，但4階Koch分形的復(fù)雜程度和制作難度都要高于 3階Koch分形，考慮到實際電場探頭的尺寸要求比較小和實際制作工藝的難度，3階Koch 分形天線能夠改善電場探頭在低頻段的頻率響應(yīng)，滿足電場探頭的小尺寸要求，而且也沒 有加大制作工藝的難度，因此，本發(fā)明的Koch分形天線可優(yōu)選采用3階Koch分形天線，以 下實施例的說明中，均以3階Koch分形天線作為例進(jìn)行說明。
[0047] 介質(zhì)基板4上的偶極子天線1感應(yīng)空間的電場信號，信號傳送至檢波電路--即 射頻檢波二極管2,將Koch分形天線感應(yīng)到的高頻電信號檢波輸出成直流電信號，整形濾 波網(wǎng)絡(luò)3對檢波后的直流電信號進(jìn)行整形和濾波，用于連接電場探頭前端感應(yīng)部分和后端 處理電路的雙絞傳輸線5將整形濾波后的信號進(jìn)行無失真地傳輸。本發(fā)明的射頻檢波二極 管優(yōu)選采用梁式引線肖特基低勢壘檢波二極管。雙絞傳輸線5由兩根相互絕緣的銅導(dǎo)線互 相絞合構(gòu)成。米用雙絞傳輸線，每一根導(dǎo)線在傳輸中福射的電波會被另一根線上發(fā)出的電 波抵消，可以增加電場探頭后端傳輸部分對外界電磁波的抗干擾能力，同時降低自身信號 的對外干擾。
[0048] 如圖2所示，作為本發(fā)明的一個具體實施方案，介質(zhì)基板4是長（b)為50mm、寬（a) 為46mm的矩形基板，介質(zhì)基板4的厚度為1mm。介質(zhì)基板（4)上的Koch分形天線直線距 離總長為50mm，天線臂寬為0.1mm，偶極子天線1與堅直方向的夾角為54.7°。絕緣外殼7 是直徑為62mm、高為51mm的空心圓筒，絕緣支撐桿8是直徑15mm、長146mm的空心圓筒。 [0049] 更進(jìn)一步的，本發(fā)明在偶極子天線1上加載阻抗，以提高天線的平坦度和靈敏度。 偶極子天線1的天線臂上設(shè)置有3個均勻間隔的表貼電阻，3個表貼電阻將天線臂四等分， 從天線臂的內(nèi)端向外端設(shè)置的電阻的阻值依次為200Ω、110Ω和10Ω，形成集總式阻抗。 即圖2中，設(shè)置于3對偶極子天線上的表貼電阻里，1?11、1?12、1^11、1^12、1^11、1^12的電 阻阻值均為 200Ω ;RX21、RX22、RY21、RY22、RZ21、RZ22 的電阻阻值均為 110Ω ;RX31、RX32、 RY31、RY32、RZ31、RZ32 的電阻阻值均為 10Ω。
[0050] 整形濾波網(wǎng)絡(luò)3的微帶線上同樣加載阻抗，在每一微帶線上對稱焊接6個間隔設(shè) 置的電阻元件，三對并行放置的集總加載微帶線構(gòu)成高阻傳輸線，形成整形濾波網(wǎng)絡(luò)。每 一微帶線上從上到下排列的電阻中，前兩個電阻的阻值依次為390k Ω、l〇〇k Ω，后四個電阻 的阻值為10kQ。即微帶線上的電阻里，RX41、RX42、RY41、RY42、RZ41、RZ42的電阻阻值均 為 390kQ，RX51、RX52、RY51、RY52、RZ51、RZ52 的電阻阻值均為 lOOkQ，RX61、RX62、RX71、 RX72、RX81、RX82、RX91、RX92、RY61、RY62、RY71、RY72、RY81、RY82、RY91、RY92、RZ61、RZ62、 RZ71、RZ72、RZ81、RZ82、RZ91、RZ92的阻值均為lOkQ。每一對微帶線間跨接有l(wèi)pF的電容 (CX、CY、CZ)，該電容位于第二個電阻與第三個電阻之間。整形濾波網(wǎng)絡(luò)3輸出端處并聯(lián)有 輸出電阻Rout，其電阻阻值為470k Ω。
[0051] 如圖5所示，圖5為本發(fā)明實施例的電場探頭與直偶極子電場探頭的頻率響應(yīng)曲 線對比圖，從圖5可以看出，本發(fā)明的Koch分形偶極子結(jié)構(gòu)的電場探頭在低頻處的頻率響 應(yīng)優(yōu)于直偶極子結(jié)構(gòu)的電場探頭。從圖6和圖7可以看出，偶極子天線采用Koch分形結(jié)構(gòu)， 電場探頭的線性度響應(yīng)和各向同性響應(yīng)均未受到太大的影響。
[0052] 為了改善接收天線的頻率響應(yīng)，使其平坦性更好，本發(fā)明利用阻抗加載技術(shù)對分 形天線進(jìn)行優(yōu)化，在分形天線的兩個天線臂上用阻值不等的電阻隔開，天線臂的加載可以 有效展寬接收天線的頻帶，使其在寬頻帶上具有更寬、更平坦的頻率響應(yīng)。下面以Koch分 形天線與直偶極子天線的對比例來對說明本發(fā)明如何在分形天線上加載阻抗，以提高天線 性能。
[0053] 參照圖8和圖9,圖8為直偶極子天線加載阻抗的示意圖，圖9為3階Koch分形天 線加載阻抗的示意圖。圖8和圖9中天線的天線臂總長均為21，1 = 25mm，在直偶極子天 線和3階Koch分形天線的天線臂上均加載3個電阻，3個電阻之間的位置關(guān)系滿足以下條 件：
[0054] 10 = 0· 91，h = 0· 921，12 = 2/31 ;
[0055] 其中，1為單個天線臂的長度，lp li、12分別為從天線臂的外端向內(nèi)端依次設(shè)置的 電阻位置與偶極子天線中點的距離。
[0056] S卩，使天線臂上電阻加載位置滿足正對數(shù)周期規(guī)律，當(dāng)所加載的電阻取不同數(shù)值 時，天線的平坦特性曲線如圖10至圖12所示。圖10為天線臂上的電阻阻值依次為R n = R12 = 200 Ω、R21 = R22 = 110Ω、R31 = R32 = 10Ω時偶極子中間二極管上電流隨頻率的變 化曲線圖，圖11為天線臂上的電阻阻值依次為Rn = R12 = 1〇 Ω、心=& = Ω、馬1 = R32 = 200 Ω時偶極子中間二極管上電流隨頻率的變化曲線圖，圖12為天線臂上的電阻阻 值依次為Rn = R12 = R21 = R22 = R31 = R32 = 110Ω時偶極子中間二極管上電流隨頻率的 變化曲線圖，圖10、圖11、圖12的橫坐標(biāo)為頻率（GHz)，縱坐標(biāo)為電流幅度（dBA)。從圖10 至圖12可以看出，當(dāng)天線臂上電阻加載位置滿足正對數(shù)周期規(guī)律時，3階Koch分形天線在 低頻的接收特性要優(yōu)于直偶極子，但在1. 7?1. 8GHz頻率處存在較強(qiáng)的峰值，影響整體的 平坦特性，故此種阻抗加載不能夠很好滿足電場探頭的平坦性要求。
[0057] 如圖13和圖14所示，圖13為直偶極子天線的示意圖，圖14為3階Koch分形天 線的示意圖。圖13和圖14中天線的天線臂總長均為21，1 = 25mm，在直偶極子天線和3階 Koch分形天線的天線臂上均加載3個電阻，3個電阻之間的位置關(guān)系滿足以下條件：
[0058] 10 = (1-0. 9) 1，1丄=(1-0. 92) 1，12 = (1-2/3) 1 ;
[0059] 其中，1為單個天線臂的長度，lp li、12分別為從天線臂的內(nèi)端向外端依次設(shè)置的 電阻位置與偶極子天線中點的距離。
[0060] 即，使天線臂上電阻加載位置滿足反對數(shù)周期規(guī)律，所加載的電阻取不同數(shù)值時， 天線的平坦特性曲線如圖15至圖17所示，圖15、圖16、圖17的橫坐標(biāo)為頻率（GHz)，縱坐 標(biāo)為電流幅度（dBA)。圖15為天線臂上的電阻阻值依次為R n = R12 = 200 Ω、R21 = R22 = 110 Ω、R31 = R32 = 10 Ω時偶極子中間二極管上電流隨頻率的變化曲線圖，圖16為天線臂上 的電阻阻值依次為Rn = R12 = 10 Ω、R21 = R22 = 110 Ω、R31 = R32 = 200 Ω時偶極子中間二 極管上電流隨頻率的變化曲線圖，圖17為天線臂上的電阻阻值依次為Rn = R12 = R21 = R22 =R31 = R32 = 110 Ω時偶極子中間二極管上電流隨頻率的變化曲線圖。從圖15至圖17可 以看出，當(dāng)天線臂上電阻加載位置滿足反對數(shù)周期規(guī)律時，3階Koch分形天線在低頻的接 收特性要優(yōu)于直偶極子，在整個3GHz頻段內(nèi)不存在明顯的峰值點，無論阻值遞增或遞減或 均勻加載，二極管中的電流平坦性良好，故此種阻抗加載比較滿足電場探頭的平坦性要求。
[0061] 如圖18和圖19所示，圖18為直偶極子天線的示意圖，圖19為3階Koch分形天 線的示意圖。圖18和圖19中天線的天線臂總長均為21，1 = 25mm，在直偶極子天線和3階 Koch分形天線的天線臂上均加載3個電阻，3個電阻之間的位置關(guān)系滿足以下條件：
[0062] 1〇 = 1ι-1〇 = l2-li = 1/31 ；
[0063] 其中，1為單個天線臂的長度，lp li、12分別為從天線臂的內(nèi)端向外端依次設(shè)置的 電阻位置與偶極子天線中點的距離。
[0064] 即，使天線臂上電阻加載位置沿天線臂均勻間隔分布，所加載的電阻取不同數(shù)值 時，天線的平坦特性曲線如圖20至圖22所示，圖20、圖21、圖22的橫坐標(biāo)為頻率（GHz)，縱 坐標(biāo)為電流幅度（dBA)。圖20為天線臂上的電阻阻值依次為R n = R12 = 200 Ω、R21 = R22 =110 Ω、R31 = R32 = 10 Ω時偶極子中間二極管上電流隨頻率的變化曲線圖，圖21為天線 臂上的電阻阻值依次為= R12 = 10 Ω、馬1 = R22 = 110 Ω、R31 = R32 = 200 Ω時偶極子中 間二極管上電流隨頻率的變化曲線圖，圖22為天線臂上的電阻阻值依次為Rn = R12 = R21 =R22 = R31 = R32 = 110 Ω時偶極子中間二極管上電流隨頻率的變化曲線圖。從圖20至圖 22可以看出，當(dāng)天線臂上電阻加載位置均勻間隔分布時，3階Koch分形天線在低頻的接收 特性要優(yōu)于直偶極子，在整個3GHz頻段內(nèi)不存在明顯的峰值點，無論阻值遞增或遞減或均 勻加載，二極管中的電流平坦性良好，故此種阻抗加載比較滿足電場探頭的平坦性要求。 [0065] 下面對加載在天線臂上電阻阻值的選取進(jìn)行說明。為了方便敘述和分 析，在此定義LP (Log Periodic)系數(shù)，LP系數(shù)為相鄰電阻的比值：即

【權(quán)利要求】
1. 基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭，包括：絕緣外殼、支撐所述絕緣外殼的 絕緣支桿、設(shè)置于所述絕緣外殼內(nèi)的介質(zhì)基板，所述每一介質(zhì)基板上設(shè)置有一對偶極子天 線. 其特征在于： 所述偶極子天線為Koch分形天線，3塊介質(zhì)基板圍成底面為等邊三角形的空心三棱 柱，一塊介質(zhì)基板上的偶極子天線與相鄰介質(zhì)基板上的偶極子天線之間為正交布置，所述 每對偶極子天線的天線臂之間跨接有射頻檢波二極管； 在所述介質(zhì)基板上設(shè)置有由并行布置的微帶線構(gòu)成的整形濾波網(wǎng)絡(luò)，所述微帶線的前 端與所述偶極子天線的天線臂相連且連接于所述射頻檢波二極管的端部，微帶線的后端與 相鄰介質(zhì)基板上的微帶線通過直插電阻相連，所述整形濾波網(wǎng)絡(luò)的輸出端與雙絞傳輸線相 連； 所述雙絞傳輸線穿過所述絕緣支桿后與信號處理電路相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭，其特征在于：所述 偶極子天線為3階Koch分形天線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭，其特征在于：所述 雙絞傳輸線由兩根相互絕緣的銅導(dǎo)線互相絞合而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭，其特征在于： 所述偶極子天線的天線臂上設(shè)置有均勻間隔的表貼電阻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭，其特征在于： 所述偶極子天線的天線臂上電阻加載位置滿足反對數(shù)周期規(guī)律。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭，其特征在于：所述 天線臂上設(shè)置的電阻的阻值遞增或遞減，其中阻值最大的電阻的阻值為150?200Ω ;或者 所述天線臂上設(shè)置的所有電阻阻值相等，均為100Ω。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭，其特征在于：所述 天線臂上設(shè)置的電阻的阻值遞增或遞減，其中阻值最大的電阻的阻值為150?200Ω ;或者 所述天線臂上設(shè)置的所有電阻阻值相等，均為100Ω。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭，其特征在于： 所述每一微帶線上設(shè)置有間隔布置的電阻。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭，其特征在于： 每一對微帶線間跨接有電容，所述電容位于第二個電阻與第三個電阻之間，所述整形濾波 網(wǎng)絡(luò)的輸出端處并聯(lián)有輸出電阻。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或8或9所述的基于Koch分形天線的寬帶全向電場探頭，其 特征在于：所述介質(zhì)基板的長為50mm、寬為46mm、厚度為1mm，所述Koch分形天線直線距離 總長為50mm，天線臂寬為0. 1mm，偶極子天線與堅直方向的夾角為54. 7°。
【文檔編號】H01Q1/22GK104155531SQ201410379605
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】郭宏福, 侯華楠, 劉高高, 呂福勝 申請人:西安電子科技大學(xué)