一种测向天线及其应用的测向天线系统

摘要

本发明属于天线技术领域，公开了一种测向天线及其应用的测向天线系统。该测向天线包含天线外壳，天线外壳设置为具有上盖板、下盖板、左挡板、右挡板和后反射板的开口盒状，后反射板的横截面设置为抛物线状，天线外壳的开口处并列设置有多个圆极化器，每个圆极化器的输出端设置有喇叭；天线外壳内设置有发射口朝向后反射板的馈源。该测向天线系统包括安装底板，安装底板上设置有方位转台，方位转台上设置有能够跟随其转动的天线支架，天线支架上上下依次安装有多个测向天线，多个测向天线相互平行。该测向天线及实现了宽频带内的圆极化扇形波束，而且使用该测向天线的测向天线系统能够通过自动控制实现自动扫描和跟踪。

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种测向天线及其应用的测向天线系统。

背景技术

测向天线实现的是全波导带宽的圆极化扇形波束，通常的设计方案实现圆极化性能，只在窄带的范围内实现良好的匹配；不管是采用金属膜片形式、谐振腔形式，还是采用调节螺钉形式，想要在40％带宽的全波导范围内，轴比和驻波都兼顾好，实现起来会有一定的困难。

目前，一般形式的扇形波束都采用喇叭阵列或者是切割抛物面天线，实现窄频带的扇形波束，但是在宽频带上就出现馈电困难，另外再加上圆极化的性能，采用常规的切割抛物面或者喇叭阵列形式就无法实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种测向天线及其应用的测向天线系统，该测向天线及实现了宽频带内的圆极化扇形波束，而且使用该测向天线的测向天线系统能够通过自动控制实现自动扫描和跟踪。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

方案一：

一种测向天线，其特征在于：包含天线外壳，所述天线外壳为前端开口的开口盒状，所述天线外壳的后反射板的横截面设置为抛物线状，所述天线外壳的前段紧密排列设置有多个圆极化器，所述天线外壳的前端口设置有多 个喇叭，所述喇叭与圆极化器的输出端对应相连接；所述天线外壳内，位于后反射板和圆极化器的输入端之间设置有馈源，所述馈源的发射口朝向后反射板。

上述技术方案的特点和进一步改进：

进一步的，所述喇叭为正方形口径的角锥喇叭。

进一步的，所述馈源设置在抛物线状的后反射板的焦点处。

进一步的，所述圆极化器并列设置有一列且占满天线外壳的开口处。

进一步的，所述天线外壳包括上盖板、下盖板、左挡板、右挡板和后反射板，所述上盖板与下盖板相互平行，所述左挡板和右挡板相互平行。

方案二：

一种测向天线系统，基于上述测向天线，其特征在于：包括方位转台，所述方位转台上安装有一个测向天线，或者所述方位转台上从上到下间隔安装有两个或两个以上测向天线，所述多个测向天线相互平行。

上述技术方案的特点和进一步改进：

进一步的，所述多个测向天线的喇叭的端口共面。

进一步的，所述方位转台设置在安装底板上，所述方位转台上设置有天线支架，所述测向天线通过天线支架安装在方位转台上。

进一步的，所述安装底板上设置有用于保护安装在其上的器件的天线罩；所述天线罩的下部为直筒状，其上部为半球状，直筒状与半球状之间圆滑过渡；所述天线罩为蜂窝结构的复合介质材料制成。

进一步的，所述测向天线系统还包括用于控制方位转台的控制单元，所述控制单元包括单片机，用于人机交互的键盘和显示器；所述键盘的IΟ输出端电连接单片机的IΟ输入端，所述单片机的IΟ输出端电连接显示器的 IΟ输入端，所述单片机的控制端电连接方位转台的控制端。

本发明的测向天线，馈源将电磁波信号馈入天线外壳，经过后反射板反射后依次进入圆极化器和喇叭阵列中，在圆极化器阵列中通过介质片移相形成圆极化电磁波，圆极化电磁波经过喇叭阵列后得到圆极化扇形波束，从而很好的实现圆极化扇形波束要求。

本发明的测向天线系统，在方位转台上设置有多个不同频率的测向天线，实现了多个频段的同时测向；采用方便操作、精度高的方位转台以及控制单元，通过计算机远程灵活控制并观察方位转台的方位状态，控制单元支持以太网方式控制，具备键盘和显示设备与用户进行交互，实现了方便快捷的控制。

附图说明

图1为本发明的一种测向天线的结构示意图；

图2为图1中A所指部分的局部放大示意图

图3为图1的仰视示意图；

图4为本发明的一种测向天线系统的结构示意图；

图5为采用本发明的测向天线得到的轴比测试仿真曲线图；

图中：1、上盖板；2、下盖板；3、左挡板；4、右挡板；5、后反射板；6、圆极化器；7、喇叭；8、馈源；9、安装底板；10、方位转台；11、天线支架；12、测向天线；13、天线罩；14、控制单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参照图1、图2、图3，为本发明的一种测向天线的结构示意图；该测向天线包含天线外壳，天线外壳为前端开口的开口盒状，天线外壳包括上盖板 1、下盖板2、左挡板3、右挡板4和后反射板5，上盖板1与下盖板2相互平行，左挡板3和右挡板4相互平行；后反射板5的横截面设置为抛物线状，天线外壳的前段紧密排列设置有多个圆极化器6，圆极化器6并列设置有一列且占满天线外壳的开口处，天线外壳的前端口设置有喇叭7，喇叭7与圆极化器6的输出端对应相连接，喇叭7实现了对圆极化电磁波的功分；天线外壳内设置有发射口朝向后反射板5的用于发射电磁波信号的馈源8，馈源8位于后反射板5和圆极化器6的输入端之间，馈源8通过同轴接头经过同轴电缆在下盖板2上输出，留给用户射频接口，接口部分密封防水，适应室外的使用环境。

在本实施例中，喇叭7为正方形口径的角锥喇叭，通过角锥喇叭既解决了圆极化的问题又同时实现了大尺寸窄波束面的辐射特性。馈源8设置在抛物线状的后反射板5的焦点处，达到均匀的反射效果。

馈源8将电磁波信号馈入天线外壳，经过后反射板5反射后依次进入圆极化器6和喇叭7阵列中，在圆极化器6阵列中通过介质片移相形成圆极化电磁波，圆极化电磁波经过喇叭7阵列后得到圆极化扇形波束，从而很好的实现圆极化扇形波束要求。

参照图4，为本发明的一种测向天线系统的结构示意图；测向天线系统包括安装底板9，安装底板9上设置有方位转台10，方位转台10上设置有能够跟随其转动的天线支架11，天线支架11上上下依次安装有至少一个测向天线12，为了保证两个测向天线12之间的隔离度，相邻两个天线测向天线12安装时需要离开一定距离，测向天线12为上述测向天线，多个测向天线12相互平行。根据接收的波速的倾斜角度来确定测向天线12安装的倾斜角度。测向天线12个数是根据频率范围来确定的，本实施例中采用两个测 向天线12来实现，测向天线12数量可以根据具体的频率进行增加或者减少，多个测向天线12的频率不同，以实现不同频率的同时测向。

多个测向天线12的喇叭的端口共面，以实现各个测向天线12发出的波束的起始端一致。

安装底板9上设置有用于保护安装在其上的器件的天线罩13；天线罩13的下部为直筒状，其上部为半球状，直筒状与半球状之间圆滑过渡；天线罩13为蜂窝结构的复合介质材料制成。由于测向天线12工作频率比较高，天线罩13对测向天线12性能影响就会比较明显，因此在高频时天线罩13的材料及形状设计都是比较重要的，本实施例中天线罩13选用蜂窝材料，选用无支撑结构设计，实现了良好的电气性能。

测向天线系统还包括用于控制方位转台10的控制单元，控制单元包括单片机，用于人机交互的键盘和显示器；键盘的IΟ输出端电连接单片机的IΟ输入端，单片机的IΟ输出端电连接显示器的IΟ输入端，单片机的控制端电连接方位转台10的控制端。此控制单元完成对方位转台10的精确控制，而且能够通过显示器显示转动的方位角度，通过键盘完成人为的输入设定。

本发明的测向天线系统，在方位转台上设置有多个不同频率的测向天线，实现了多个频段的同时测向；采用方便操作、精度高的方位转台以及控制单元，通过计算机远程灵活控制并观察方位转台的方位状态，控制单元支持以太网方式控制，具备键盘和显示设备与用户进行交互，实现了方便快捷的控制。通过图5所示的采用本发明的测向天线得到的轴比测试仿真曲线图；可得知本发明的测向天线优势。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但是本发明并不局 限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。