射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線的制作方法
【專利摘要】射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線，涉及一種射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的發(fā)生器和天線直接相連組成的裝置，該裝置大型化，并且不具有寬帶特性同時(shí)與射頻爆磁壓縮發(fā)生器不匹配的問題。所述它包括天線地板、天線椎體部分和天線錐底延長部分，天線椎體部分為圓錐形結(jié)構(gòu)，且位于天線地板的上表面1mm處，介質(zhì)支架位于天線地板的上表面且用于支撐天線椎體部分，天線錐底延長部分從下至上為逐漸漸寬的環(huán)形結(jié)構(gòu)，耦合線圈環(huán)繞在射頻爆磁壓縮發(fā)生器的外部，耦合線圈的兩端分別連接兩個(gè)導(dǎo)線的一端,兩個(gè)導(dǎo)線的另一端分別連接天線錐體部分的下端和天線地板。
【專利說明】射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種射頻爆磁壓縮發(fā)生器和天線。特別涉及一種射頻爆磁壓縮發(fā)生器 小型化共形天線。

【背景技術(shù)】
[0002] 射頻爆磁壓縮發(fā)生器是一種一次性電磁脈沖產(chǎn)生和輻射裝置，其具有結(jié)構(gòu)簡單， 體積小，重量輕，靈活性高等特點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)可以使得電磁脈沖武器適合更廣泛的 運(yùn)載平臺。
[0003] 射頻爆磁壓縮發(fā)生器產(chǎn)生的電磁脈沖頻譜范圍很寬，若想把能量全部輻射出去， 要求其輻射天線應(yīng)具有寬帶特性，同時(shí)應(yīng)滿足天線與發(fā)生器匹配，并且滿足小型化的要求。
[0004] 目前大部分研究是將射頻爆磁壓縮發(fā)生器直接與可展開天線（窄帶）相連或使用 裝置自身的結(jié)構(gòu)作為輻射單元來產(chǎn)生輻射，這些稱為直接驅(qū)動(dòng)裝置。這種裝置的缺點(diǎn)是效 率非常低，主要是由于天線（輻射單元）不具有寬帶特性并且與信號源不匹配造成的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的發(fā)生器和天線直接相連組成的裝置，該裝置大型化，并 且不具有寬帶特性同時(shí)與射頻爆磁壓縮發(fā)生器不匹配的問題?，F(xiàn)提供射頻爆磁壓縮發(fā)生器 小型化共形天線。
[0006] 射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線，它包括外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外部結(jié)構(gòu)包 括天線地板、天線椎體部分、天線錐底延長部分和介質(zhì)支架，
[0007] 所述天線錐底延長部分的下部設(shè)置于天線椎體部分的上端，天線地板為圓形結(jié) 構(gòu)，天線椎體部分為錐形結(jié)構(gòu)，天線椎體部分的下端位于天線底板的上表面，且距離天線地 板上表面1mm處，介質(zhì)支架位于天線地板的上表面且用于支撐天線椎體部分，
[0008] 天線錐底延長部分從下至上為逐漸漸寬的環(huán)形結(jié)構(gòu)，天線錐底延長部分包括第一 環(huán)形結(jié)構(gòu)、第二環(huán)形結(jié)構(gòu)和第三環(huán)形結(jié)構(gòu)，
[0009] 所述第三環(huán)形結(jié)構(gòu)的環(huán)形下邊沿固定在第二環(huán)形結(jié)構(gòu)的環(huán)形上邊沿上，第二環(huán)形 結(jié)構(gòu)的環(huán)形下邊沿固定在第一環(huán)形結(jié)構(gòu)的環(huán)形上邊沿上，
[0010] 內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括耦合線圈、射頻爆磁壓縮發(fā)生器和導(dǎo)線，
[0011] 所述耦合線圈環(huán)繞在射頻爆磁壓縮發(fā)生器的外部，耦合線圈的兩端分別連接兩個(gè) 導(dǎo)線的一端，兩個(gè)導(dǎo)線的另一端分別連接天線錐體部分的下端和天線地板。
[0012] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明所述的射頻爆磁壓縮發(fā)生器的天線設(shè)計(jì)成與發(fā)生器 一體的天線錐底延長部分從下至上為逐漸漸寬的環(huán)形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了天線與發(fā)生器的共形和 小型化，天線的底部為錐形結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的天線能夠通過耦合饋電的方式方便地與射頻 發(fā)生器匹配，天線錐底延長部分從下至上為逐漸漸寬的環(huán)形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)盤 錐天線的變形結(jié)構(gòu)，使得天線具有寬帶特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為【具體實(shí)施方式】一所述的射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線的前視圖，
[0014] 圖2為【具體實(shí)施方式】一所述的射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線的外部結(jié)構(gòu) 示意圖，
[0015] 圖3為本發(fā)明所述的射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線的天線頻帶仿真圖， [0016] 圖4為本發(fā)明所述的射頻爆磁壓縮發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0017] 圖5為本發(fā)明所述的射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線的整體結(jié)構(gòu)正視圖， [0018] 圖6為圖4所述的射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線的整體結(jié)構(gòu)的剖視圖， [0019] 圖7為電感耦合饋電的射頻爆磁壓縮發(fā)生器的等效電路圖。

【具體實(shí)施方式】

【具體實(shí)施方式】 [0020] 一：參照圖1、圖2、圖5和圖6具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所 述的射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線，它包括外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外部結(jié)構(gòu)包括天 線地板1、天線椎體部分2、天線錐底延長部分18和介質(zhì)支架13，
[0021] 所述天線錐底延長部分18的下部設(shè)置于天線椎體部分2的上端，天線地板1為圓 形結(jié)構(gòu)，天線椎體部分2為錐形結(jié)構(gòu)，天線椎體部分2的下端位于天線地板1的上表面，且 距離天線底板1上表面1mm處，介質(zhì)支架13位于天線地板1的上表面且用于支撐天線椎體 部分2，
[0022] 天線錐底延長部分18從下至上為逐漸漸寬的環(huán)形結(jié)構(gòu)，天線錐底延長部分18包 括第一環(huán)形結(jié)構(gòu)3、第二環(huán)形結(jié)構(gòu)4和第三環(huán)形結(jié)構(gòu)5，
[0023] 所述第三環(huán)形結(jié)構(gòu)5的環(huán)形下邊沿固定在第二環(huán)形結(jié)構(gòu)4的環(huán)形上邊沿上，第二 環(huán)形結(jié)構(gòu)4的環(huán)形下邊沿固定在第一環(huán)形結(jié)構(gòu)3的環(huán)形上邊沿上，
[0024] 內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括耦合線圈12、射頻爆磁壓縮發(fā)生器和導(dǎo)線14，
[0025] 所述耦合線圈12環(huán)繞在射頻爆磁壓縮發(fā)生器的外部，耦合線圈12的兩端分別連 接兩個(gè)導(dǎo)線的一端，兩個(gè)導(dǎo)線的另一端分別連接天線錐體部分2的下端和天線地板1。
[0026] 本實(shí)施方式中，天線相當(dāng)于一個(gè)盤錐天線的變形結(jié)構(gòu)，天線錐底延長部分從下至 上為逐漸漸寬的環(huán)形結(jié)構(gòu)，使得天線具有寬頻帶特性，同時(shí)該結(jié)構(gòu)的天線與射頻爆磁壓縮 發(fā)生器共形，實(shí)現(xiàn)了小型化。
[0027] 本實(shí)施方式中，射頻爆磁壓縮發(fā)生器與天線結(jié)構(gòu)示意圖如圖5、6所示。天線與射 頻爆磁壓縮發(fā)生器同軸放置，射頻爆磁壓縮發(fā)生器產(chǎn)生的電磁脈沖通過耦合線圈輸入到天 線中，并通過天線輻射出去。
[0028] 本實(shí)施方式中，第三環(huán)形結(jié)構(gòu)5的直徑為170毫米，第二環(huán)形結(jié)構(gòu)為上寬下窄結(jié) 構(gòu)，上環(huán)的直徑為170毫米，下環(huán)的直徑為160毫米，第一環(huán)形結(jié)構(gòu)為上寬下窄結(jié)構(gòu)，上環(huán)的 直徑為160暈米，天線椎體部分2的椎體部分的長度為100暈米，椎體部分與天線底板所成 的角度為45度。

【具體實(shí)施方式】 [0029] 二：參照圖4具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對 一所述的射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，射頻爆磁壓 縮發(fā)生器包括炸藥15、雷管16、電樞17和定子線圈11，
[0030] 所述電樞17的內(nèi)部設(shè)置有炸藥15,在炸藥15的兩端置有雷管16,定子線圈11環(huán) 繞在射頻爆磁壓縮發(fā)生器的外部，且與耦合線圈12耦合。

【具體實(shí)施方式】 [0031] 三：本實(shí)施方式是對一所述的射頻爆磁壓縮發(fā)生器小 型化共形天線作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，第一環(huán)形結(jié)構(gòu)3、第二環(huán)形結(jié)構(gòu)4和第三環(huán)形 結(jié)構(gòu)5為一體件。
[0032] 本發(fā)明對整個(gè)頻帶用CST仿真。得天線仿真結(jié)果如圖3所示，從個(gè)頻段的仿真結(jié) 果可以清楚的看到天線的下限頻率可以達(dá)到〇. 5G赫茲，上限頻率可達(dá)20G赫茲，是倍頻程 超過了將近40倍的超寬帶天線。
[0033] 具體實(shí)施例：
[0034] 天線與射頻爆磁壓縮發(fā)生器同軸放置，射頻爆磁壓縮發(fā)生器產(chǎn)生的電磁脈沖通過 耦合線圈輸入到天線中，并通過天線輻射出去。
[0035] 射頻爆磁壓縮發(fā)生器的效率是由天線輻射的能量決定的。射頻爆磁壓縮發(fā)生器把 能量輸入到天線中要求天線與振蕩電路在整個(gè)工作頻帶內(nèi)都是匹配的。由于天線的電阻 (一般為50Ω)超過射頻爆磁壓縮發(fā)生器的內(nèi)阻約一個(gè)數(shù)量級，所以必須考慮采用阻抗變 換來實(shí)現(xiàn)二者的匹配。由于理想變壓器具有阻抗變換的作用，所以本發(fā)明采用電感耦合的 方式為天線饋電。采用電感耦合饋電的射頻爆磁壓縮發(fā)生器的等效電路如圖7所示。其中， R(t)為射頻爆磁壓縮發(fā)生器的動(dòng)態(tài)電阻，L(t)為動(dòng)態(tài)電感（即定子線圈11的電感），C電 容。U(t)為耦合電感（即耦合線圈12的電感），?為天線負(fù)載（即本發(fā)明所設(shè)計(jì)的射頻 爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線，圖1)。
[0036] 由于射頻射頻爆磁壓縮發(fā)生器運(yùn)行過程中動(dòng)態(tài)電感是隨時(shí)間減小的，為了保證輻 射天線與裝置電路在整個(gè)運(yùn)行過程中都是匹配的，耦合電感也應(yīng)是隨時(shí)間減小的，并且二 者的匝數(shù)比在裝置運(yùn)行的任何時(shí)刻都應(yīng)相同。這樣，射頻爆磁壓縮發(fā)生器所產(chǎn)生的能量通 過耦合電感耦合到天線中，并實(shí)現(xiàn)天線與振蕩電路的匹配。同時(shí)二者的同軸共形組合滿足 了裝置小型化的要求。
【權(quán)利要求】
1. 射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線，其特征在于，它包括外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，夕卜 部結(jié)構(gòu)包括天線地板（1)、天線椎體部分（2)、天線錐底延長部分（18)和介質(zhì)支架（13)， 所述天線錐底延長部分（18)的下部設(shè)置于天線椎體部分（2)的上端，天線地板（1)為 圓形結(jié)構(gòu)，天線椎體部分（2)為錐形結(jié)構(gòu)，天線椎體部分（2)的下端位于天線底板（1)的上 表面，且距離天線地板（1)上表面1mm處，介質(zhì)支架（13)位于天線地板（1)的上表面且用 于支撐天線椎體部分（2)， 天線錐底延長部分（18)從下至上為逐漸漸寬的環(huán)形結(jié)構(gòu)，天線錐底延長部分（18)包 括第一環(huán)形結(jié)構(gòu)（3)、第二環(huán)形結(jié)構(gòu)（4)和第三環(huán)形結(jié)構(gòu)（5)， 所述第三環(huán)形結(jié)構(gòu)（5)的環(huán)形下邊沿固定在第二環(huán)形結(jié)構(gòu)（4)的環(huán)形上邊沿上，第二 環(huán)形結(jié)構(gòu)（4)的環(huán)形下邊沿固定在第一環(huán)形結(jié)構(gòu)（3)的環(huán)形上邊沿上， 內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括耦合線圈（12)、射頻爆磁壓縮發(fā)生器和導(dǎo)線（14)， 所述耦合線圈（12)環(huán)繞在射頻爆磁壓縮發(fā)生器的外部，耦合線圈（12)的兩端分別連 接兩個(gè)導(dǎo)線的一端，兩個(gè)導(dǎo)線的另一端分別連接天線錐體部分（2)的下端和天線地板（1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線，其特征在于，射頻爆 磁壓縮發(fā)生器包括炸藥（15)、雷管（16)、電樞（17)和定子線圈（11)， 所述電樞（17)的內(nèi)部設(shè)置有炸藥（15)，在炸藥（15)的兩端置有雷管（16)，定子線圈 (11)環(huán)繞在射頻爆磁壓縮發(fā)生器的外部，且與耦合線圈（12)耦合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻爆磁壓縮發(fā)生器小型化共形天線，其特征在于，第一環(huán) 形結(jié)構(gòu)（3)、第二環(huán)形結(jié)構(gòu)（4)和第三環(huán)形結(jié)構(gòu)（5)為一體件。
【文檔編號】H01Q1/22GK104157956SQ201410406340
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】李紅梅, 邢立坤, 孫士明, 張智峰, 邱景輝 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)