本發(fā)明涉及軸向模螺旋天線，具體涉及帶有雙層球缺介質(zhì)透鏡加載的軸向模螺旋天線，屬于通訊領(lǐng)域。【
背景技術(shù)：
：】螺旋天線是由螺旋形的金屬線作為輻射體的一種天線，由于螺旋線纏繞的形狀不同，可以分為圓柱螺旋、橢圓柱螺旋、圓錐螺旋以及球面螺旋等，其中軸向模是螺旋天線的一種重要的工作模式，該種模式主要產(chǎn)生沿著螺旋軸向的輻射，并且輻射的電磁波是圓極化波，所以廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通訊中，近來隨著移動(dòng)通信的發(fā)展，為了獲得大范圍的穩(wěn)定的無線局域網(wǎng)絡(luò)覆蓋，軸向模螺旋天線也被用作基站天線。軸向模式工作的螺旋天線的輸入阻抗在較寬頻帶（理論值接近2:1的頻率范圍）內(nèi)近似是一個(gè)常數(shù)，約為140Ω，所以具有寬帶阻抗特性。通常螺旋天線的增益由螺旋圈數(shù)確定，在螺距一定的情況下，螺旋線越長天線增益就越高，但是當(dāng)圈數(shù)過大時(shí)，增益提高的效果就不明顯了，并且天線的制作也將變得十分復(fù)雜。為了獲得高增益，可以采取三種方式：一、組陣：缺點(diǎn)是會(huì)引入復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)，使陣列的應(yīng)用受到限制；二、采用變升角的軸向模橢圓柱形螺旋作為天線輻射器：和普通螺旋天線在相同軸向長度、圈數(shù)條件下相比，增益在一定頻率范圍內(nèi)最大可增加1dB左右，但天線的制作十分復(fù)雜；三、采用大反射面：采用這種方法的天線具有較高的增益和簡單的結(jié)構(gòu)，但是該天線的尺寸非常大。另外，現(xiàn)有饋電端口阻抗一般是50Ω，如果直接給140Ω的螺旋天線饋電，則會(huì)產(chǎn)生22.5%的能量反射損耗，因此必須要考慮阻抗匹配問題?！炯夹g(shù)實(shí)現(xiàn)要素：】本發(fā)明為解決現(xiàn)有螺旋天線圈數(shù)過大時(shí)，增益提高的效果不明顯，并且天線的制作也將變得十分復(fù)雜的問題，進(jìn)而提出帶有雙層球缺介質(zhì)透鏡加載的軸向模螺旋天線。本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是：本發(fā)明包括雙層球缺介質(zhì)透鏡、螺旋線、微帶阻抗變換器地板和同軸饋電線，雙層球缺介質(zhì)透鏡設(shè)置在螺旋線上端的上方，雙層球缺介質(zhì)透鏡的下表面為下凸的球面，雙層球缺介質(zhì)透鏡下表面的頂點(diǎn)距離螺旋線上端端面的距離為12mm，螺旋線的下端與微帶阻抗變換器地板上微帶線金屬帶條的終端連接，微帶阻抗變換器地板上微帶線金屬帶條的始端與同軸饋電線的內(nèi)導(dǎo)體連接，螺旋線的中軸線與微帶阻抗變換器地板的上表面垂直，微帶阻抗變換器地板3上的微帶線金屬帶條呈問號(hào)形設(shè)置。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明引入了一個(gè)雙層球缺介質(zhì)透鏡后，在不影響其它性能的情況下，增益由10dB增加到11dB，獲得了顯著的提高；本發(fā)明采用專門設(shè)計(jì)的微帶阻抗變換器地板后，天線的工作頻帶為1.82GHz~2.46GHz，相對(duì)帶寬達(dá)到了30%的較大值；本發(fā)明的微帶阻抗變換器為雙面印刷電路，結(jié)構(gòu)簡單，便于大批量生產(chǎn)，制造成本低。【附圖說明】圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是雙層球缺介質(zhì)透鏡的剖視圖，圖3是微帶阻抗變換器地板上表面示意圖，圖4是天線駐波系數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖5是天線在2.4GHz的圓極化增益方向圖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！揪唧w實(shí)施方式】具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有雙層球缺介質(zhì)透鏡加載的軸向模螺旋天線包括雙層球缺介質(zhì)透鏡1、螺旋線2、微帶阻抗變換器地板3和同軸饋電線4，雙層球缺介質(zhì)透鏡1設(shè)置在螺旋線2上端的上方，雙層球缺介質(zhì)透鏡1的下表面為下凸的球面，雙層球缺介質(zhì)透鏡1下表面的頂點(diǎn)距離螺旋線2上端端面的距離h1為12mm，螺旋線2的下端與微帶阻抗變換器地板3上微帶線金屬帶條的終端連接，微帶阻抗變換器地板3上微帶線金屬帶條的始端與同軸饋電線4的內(nèi)導(dǎo)體連接，螺旋線2的中軸線與微帶阻抗變換器地板3的上表面垂直，微帶阻抗變換器地板3上的微帶線金屬帶條呈問號(hào)形設(shè)置。本實(shí)施方式中微帶線金屬帶條由十條曲線首尾相接組成，以微帶阻抗變換器地板3上表面的幾何中心為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，組成微帶線金屬帶條的十條曲線的坐標(biāo)參數(shù)為：曲線編號(hào)圓心起點(diǎn)終點(diǎn)備注1(0,-36)(2.494,-37.667)(-2.494,-34.333)圓弧2(-2.494,-34.333)(6.552,-22.378)直線3(6.552,-22.378)(15.382,-10.278)直線4(0.147,0.583)(15.382,-10.278)(10.708,16.027)圓弧5(-0.282,0.063)(10.708,16.027)(-16.339,10.917)圓弧6(-16.339,10.917)(-16.921,11.306)直線7(0.283,-0.058)(-16.921,11.306)(11.514,17.232)圓弧8(-0.126,-0.589)(11.514,17.232)(17.91,-11.892)圓弧9(17.91,-11.892)(10.078,-24.733)直線10(10.078,-24.733)(2.494,-37.667)直線具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有雙層球缺介質(zhì)透鏡加載的軸向模螺旋天線的雙層球缺介質(zhì)透鏡1由外層介質(zhì)球1-1和內(nèi)層介質(zhì)球1-2組成，外層介質(zhì)球1-1套裝在內(nèi)層介質(zhì)球1-2上，且外層介質(zhì)球1-1的球心與內(nèi)層介質(zhì)球1-2的球心重合。本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：兩層介質(zhì)球透鏡對(duì)于電磁波傳播而言實(shí)現(xiàn)了漸變的環(huán)境，可以減小電磁波在透鏡表面的反射，并且還有較好的會(huì)聚電磁波效果。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有雙層球缺介質(zhì)透鏡加載的軸向模螺旋天線的雙層球缺介質(zhì)透鏡1的厚度h為17.5mm~18.5mm，外層介質(zhì)球1-1的直徑d1為217mm~219mm，外層介質(zhì)球1-1的介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)，內(nèi)層介質(zhì)球1-2的直徑d2為190mm~192mm，內(nèi)層介質(zhì)球1-2的介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)。本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：通過合理選擇透鏡尺寸與材料的相對(duì)介電常數(shù)，可以最大限度地減小加載所造成的天線阻抗失配，并可以有效提高天線的增益。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有雙層球缺介質(zhì)透鏡加載的軸向模螺旋天線的雙層球缺介質(zhì)透鏡1的厚度h為18mm，外層介質(zhì)球1-1的直徑d1為218mm，內(nèi)層介質(zhì)球1-2的直徑d2為191.6mm。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式三相同。具體實(shí)施方式五：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有雙層球缺介質(zhì)透鏡加載的軸向模螺旋天線的螺旋線2的直徑D為30mm~34mm，螺旋線2的螺距S為22mm~26mm，螺旋線2的圈數(shù)為五圈。本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：通過螺旋線尺寸的設(shè)計(jì)，可以在所需要的頻帶內(nèi)使天線的阻抗、極化和增益參數(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式六：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有雙層球缺介質(zhì)透鏡加載的軸向模螺旋天線的螺旋線2的直徑D為32mm，螺旋線2的螺距S為24mm。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式五相同。具體實(shí)施方式七：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有雙層球缺介質(zhì)透鏡加載的軸向模螺旋天線的微帶阻抗變換器地板3是聚四氟乙烯玻纖布層壓板制作的微帶阻抗變換器地板3，微帶阻抗變換器地板3的直徑為95mm~105mm，微帶阻抗變換器地板3的厚度為2mm，微帶阻抗變換器地板3的相對(duì)介電常數(shù)為2.3，微帶阻抗變換器地板3上微帶線金屬帶條的厚度為0.018mm~0.037mm。本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：引入的微帶阻抗變換器為印刷電路，微帶電路的大地板可以充當(dāng)螺旋天線的地板，同時(shí)印刷電路的制作成本較低，這樣可以降低天線的整體成本。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式八：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有雙層球缺介質(zhì)透鏡加載的軸向模螺旋天線的微帶阻抗變換器地板3的直徑為100mm，微帶阻抗變換器地板3的厚度為2mm。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式七相同。具體實(shí)施方式九：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有雙層球缺介質(zhì)透鏡加載的軸向模螺旋天線的同軸饋電線4是直徑為2mm~5mm的50Ω的同軸電纜制作的同軸饋電線。本實(shí)施方式的技術(shù)效果是：直徑較小的同軸電纜可以方便地將電路板連接起來，同時(shí)能夠有效降低電路的重量，直徑較大的同軸電纜傳輸?shù)墓β嗜萘枯^大，采用本實(shí)施方式的設(shè)計(jì)可以使天線的適用范圍更加廣泛。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式十：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有雙層球缺介質(zhì)透鏡加載的軸向模螺旋天線的同軸饋電線4是直徑為5mm的50Ω的同軸電纜制作的同軸饋電線。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式九相同。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3