本實用新型屬于高功率超寬帶電磁脈沖輻射天線領(lǐng)域，具體涉及組合振子天線的一種阻抗?jié)u變結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

高功率超寬帶電磁脈沖因其頻譜范圍寬而在目標(biāo)探測，包括敵對目標(biāo)探測、掩體探測、空間碎片探測、管道及其泄露探測等，以及超寬帶通信、材料電特性測試等領(lǐng)域具有獨特的應(yīng)用。高功率超寬帶電磁脈沖通常是由脈沖源產(chǎn)生高壓脈沖信號，然后通過超寬帶輻射天線輻射到空間而產(chǎn)生。組合振子天線是一種常見的超寬帶電磁脈沖輻射天線，主要是在TEM(橫電磁波)喇叭天線的基礎(chǔ)上，通過阻抗?jié)u變結(jié)構(gòu)和磁偶極子低頻補償?shù)姆椒ㄍ卣固炀€的輻射帶寬，從而實現(xiàn)超寬帶電磁輻射。

現(xiàn)有的組合振子天線，在從饋電點到天線口徑處的阻抗?jié)u變方面，缺乏嚴格的理論設(shè)計。這一方面造成了電磁波沿天線結(jié)構(gòu)傳輸過程中，由阻抗適配引起的反射較為嚴重，從而限制了天線的輻射帶寬；另一方面造成組合振子天線缺乏系統(tǒng)設(shè)計方法，從而導(dǎo)致天線設(shè)計性能的可重復(fù)性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服上述不足，提供組合振子天線的一種阻抗?jié)u變結(jié)構(gòu)，以提高組合振子天線的輻射帶寬，并解決此種天線設(shè)計性能重復(fù)性差的問題。

為了達到上述目的，本實用新型包括天線殼體，天線殼體內(nèi)設(shè)置有上電極和下電極，天線殼體與上電極和下電極組成K字型，上電極和下電極通過饋線連接，饋線上設(shè)置有轉(zhuǎn)接頭，上電極上套設(shè)有調(diào)節(jié)電極，天線殼體和調(diào)節(jié)電極組合構(gòu)成磁偶極子電流環(huán)，上電極和下電極的設(shè)計符合Klopfenstein阻抗?jié)u變原理。

所述轉(zhuǎn)接頭固定在天線殼體側(cè)面。

所述轉(zhuǎn)接頭采用N型頭。

所述上電極和下電極均為弧形電極。

在超寬帶范圍內(nèi)電壓駐波比小于2，高效輻射超寬帶電磁脈沖信號。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的天線殼體與上電極和下電極組成K字型，并在上電極上套設(shè)有調(diào)節(jié)電極，天線殼體和調(diào)節(jié)電極組合構(gòu)成磁偶極子電流環(huán)，上電極和下電極的設(shè)計符合Klopfenstein漸變的阻抗分布，利用Klopfenstein漸變結(jié)構(gòu)的組合振子天線，充分體現(xiàn)了此種阻抗?jié)u變的優(yōu)勢，改善了天線的高頻響應(yīng)，提高了天線的設(shè)計帶寬。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的正視圖；

圖3為本實用新型的側(cè)視圖；

圖4為本實用新型中Klopfenstein阻抗?jié)u變效果圖；

其中，1、轉(zhuǎn)接頭；2、上電極；3、下電極；4、磁偶極子電流環(huán)；5、調(diào)節(jié)電極；6、天線殼體。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。

參見圖1至圖4，本實用新型包括天線殼體6，天線殼體6內(nèi)設(shè)置有上電極2和下電極3，天線殼體6與上電極2和下電極3組成K字型，上電極2和下電極3均為弧形電極，上電極2和下電極3通過饋線連接，饋線上設(shè)置有轉(zhuǎn)接頭1，轉(zhuǎn)接頭1固定在天線殼體6側(cè)面，上電極2上套設(shè)有調(diào)節(jié)電極5，天線殼體6和調(diào)節(jié)電極5組合構(gòu)成磁偶極子電流環(huán)4，上電極2和下電極3的設(shè)計符合Klopfenstein阻抗?jié)u變原理。

優(yōu)選的，轉(zhuǎn)接頭1采用N型頭。

組合振子天線的上電極2和下電極3按照Klopfenstein阻抗?jié)u變原理設(shè)計，以減小從天線饋電點到天線口徑因阻抗變化引起的反射。

本實用新型的設(shè)計步驟如下：

1、確定天線輻射的中心頻率f₀；

2、確定天線長度l：

3、確定最大允許反射系數(shù)Г_m；

4、設(shè)計天線上下電極阻抗?jié)u變曲線；

5、調(diào)節(jié)磁偶極子電流環(huán)面積，以得到最佳設(shè)計帶寬。

天線上下電極阻抗?jié)u變曲線是這種組合振子天線設(shè)計的核心。以下將以中心頻率500MHz的組合振子天線設(shè)計為例加以說明。

根據(jù)中心頻率可得天線長度為30cm，考慮到天線饋電點的絕緣距離以及天線壁厚，實際設(shè)計天線總長為32cm，則天線尺度為32*30*30cm。電壓駐波比小于2相應(yīng)的最大反射系數(shù)為0.33，考慮到天線阻抗特性往往較為復(fù)雜，實際設(shè)計中最大反射系數(shù)留有一定裕度，故選取Г_m＝0.25。

設(shè)計中，天線特性阻抗沿z軸的變換公式為，

式中Z₀為饋源特性阻抗，即50Ω，Z_A為天線口徑處特性阻抗，

φ(x,A)定義為，

其中I₁(x)為修正貝塞爾函數(shù)。

以上過程可以確定Klopfenstein漸變沿z軸的阻抗分布函數(shù)Z(z)。特性阻抗的計算公式為，

其中,

y(z)＝y(tǒng)₀e^αz,α＝1/L ln(y_A/y₀)

y₀和y_A分別為饋電點和口徑處的阻抗?jié)u變曲線的y坐標(biāo)。將根據(jù)y(z)和Z(z)即可確定x(z)，即確定天線的結(jié)構(gòu)。