一種阿基米德螺旋天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種阿基米德螺旋天線的制作方法，通過指數(shù)螺卷線和正弦波曲折臂阿基米德螺旋線的綜合設(shè)計(jì)，借助指數(shù)螺卷線的阻抗變換特性，將阿基米德螺旋天線的高輸入阻抗降低到約為50Ω，曲折臂阿基米德螺旋線可以增加天線臂的電長度實(shí)現(xiàn)小型化；當(dāng)指數(shù)漸變微帶線巴倫兩個(gè)端口的阻抗變換比接近于1時(shí)，可以利用很短的長度完成超寬頻帶內(nèi)的不平衡模式—平衡模式的轉(zhuǎn)換；為獲得單向輻射，采用剖面深度和巴倫長度相同的背腔。利用該方法設(shè)計(jì)了的天線工作在0.8—9.4GHz的頻帶范圍內(nèi)，剖面深度為10mm，口面直徑為100mm，與工作在相同頻段的傳統(tǒng)阿基米德螺旋天線相比，口徑面積有78.62％的縮減。
【專利說明】一種阿基米德螺旋天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天線【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種阿基米德螺旋天線的制作方法，具體地說，涉及一種超低剖面小型寬帶阿基米德螺旋天線的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著超寬帶系統(tǒng)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用，平面螺旋天線受到了越來越多的關(guān)注。由于在一定的半徑范圍內(nèi)纏繞得更加緊湊，阿基米德螺旋天線在低頻端具有更好的饋電性能、圓極化性能和波束對(duì)稱性。隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)對(duì)其輻射終端的緊湊性要求，阿基米德螺旋天線的小型化也得到了廣泛的研究。阿基米德螺旋天線的小型化應(yīng)當(dāng)包括兩部分:一是天線口徑的小型化，二是天線剖面的小型化。在口徑小型化方面:現(xiàn)有技術(shù)中提出方波曲折臂實(shí)現(xiàn)阿基米德螺旋天線的口徑小型化，通過電感和電容的加載實(shí)現(xiàn)口徑縮減，此方法實(shí)現(xiàn)難度較大，還有的技術(shù)采用在天線臂末端加載電阻或吸波材料以改善低頻特性實(shí)現(xiàn)小型化，此方法增加了輻射能量的熱損耗，降低了輻射效率；在剖面小型化方面:往往利用鐵氧體作為反射板降低天線剖面，也有人采用EBG電子帶隙實(shí)現(xiàn)低剖面設(shè)計(jì)，此方法設(shè)計(jì)復(fù)雜。現(xiàn)有技術(shù)中的方法沒有考慮饋電結(jié)構(gòu)長度對(duì)天線剖面的影響，使天線的低剖面設(shè)計(jì)在應(yīng)用中受到限制。而在實(shí)際工作中，在完成天線低剖面的情況下，若采用長度不大于天線剖面深度的超寬帶饋電巴倫為阿基米德螺旋天線饋電，整個(gè)天線與其承載體的可共形程度將大大提高。本發(fā)明方法將在阿基米德螺旋天線的口徑小型化和剖面深度縮減方面進(jìn)行改進(jìn)和提聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種阿基米德螺旋天線的制作方法，降低阿基米德螺旋天線的輸入阻抗以減小所用指數(shù)漸變微帶巴倫的長度，從而實(shí)現(xiàn)天線剖面的小型化；對(duì)天線輻射部分進(jìn)行曲折處理以實(shí)現(xiàn)天線口徑的小型化。
[0004]其技術(shù)方案為:
[0005]一種阿基米德螺旋天線的制作方法，包括以下步驟:
[0006]A.模型的建立
[0007]Al.天線輻射部分模型的建立
[0008]天線輻射結(jié)構(gòu)包括兩部分，在矢徑小于T1的范圍內(nèi)為指數(shù)螺卷線，范圍之外為振幅呈線性變化的正弦波曲折臂阿基米德螺旋線，天線模型在電磁仿真軟件HFSS中建立指數(shù)螺卷線的建立方程為:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種阿基米德螺旋天線的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: A.模型的建立 Al.天線輻射部分模型的建立 天線輻射結(jié)構(gòu)包括兩部分，在矢徑小于^的范圍內(nèi)為指數(shù)螺卷線，范圍之外為振幅呈線性變化的正弦波曲折臂阿基米德螺旋線，天線模型在電磁仿真軟件HFSS中建立指數(shù)螺卷線的建立方程為:r = r0eflliP1 ) 其中，r為矢徑長度，(ι為指數(shù)螺卷線的起始半徑，B1為指數(shù)螺卷線的螺旋率，P為螺旋線的螺旋角； 正弦波曲折阿基米德螺旋線的建立方程為:r = α2( φ-(pf) + η +?/(l +sin(/7<z?))(2) 其中，a2為阿基米德螺旋線的螺旋率，Ψι為阿基米德螺旋線的起始螺旋角，m為正弦波的振幅，η為正弦波的角頻率； Α2.天線饋電部分模型的建立 所述天線饋電的結(jié)構(gòu)為指數(shù)漸變微帶巴倫，其模型在電磁仿真軟件HFSS中建立，所用介質(zhì)板為聚酰亞胺雙面覆銅板； A3.背腔模型的建立 B.實(shí)物加工與組裝 按照步驟A所述模型，在AUTOCAD中繪出加工圖紙，進(jìn)行實(shí)物加工，天線輻射部分及指數(shù)漸變微帶線部分蝕刻在介質(zhì)板上，背腔材料為鋁，指數(shù)漸變微帶巴倫平衡端兩面的金屬分別與天線的兩臂焊接，不平衡端連接一 SMA接頭，SMA接頭固定于反射腔背部中心位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阿基米德螺旋天線的制作方法，其特征在于，步驟Al中天線臂的寬度固定為1mm，T0為1mm, B1為0.2, a2為2/pi,奶為4 π ,正弦波曲折臂阿基米德螺旋線在指數(shù)螺卷線后旋轉(zhuǎn)6圈，天線輻射部分口徑最終的直徑為100mm，所述模型建立在聚四氟乙烯玻璃布板上。
【文檔編號(hào)】H01Q11/08GK103956581SQ201410174643
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】王光明 申請(qǐng)人:中國人民解放軍空軍工程大學(xué)