微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線領(lǐng)域，特別涉及一種微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線。
【背景技術(shù)】
[0002]因平面螺旋天線具有寬波束、寬頻帶及優(yōu)良的圓極化等特性，使其在現(xiàn)代無線通信、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其在衛(wèi)星導(dǎo)航定位一些特殊應(yīng)用領(lǐng)域中，對天線的相位穩(wěn)定度要求較高，而結(jié)構(gòu)對稱的多臂螺旋天線即具有相位中心穩(wěn)定度高的特點，但是通常螺旋天線的圓極化波束較窄，天線的軸比特性較低。
[0003]因此如何提高天線的穩(wěn)定度及軸比特性成為目前亟待解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案解決的問題是如何提高天線的穩(wěn)定度及軸比特性。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線，包括:
[0006]介質(zhì)板、四臂螺旋槽、微帶饋電圓環(huán)、位于天線輻射器中心與饋電圓環(huán)一端相接的同軸饋電接頭、吸收電阻、圓形槽臂終端、背腔和位于背腔底部的金屬接地板。
[0007]可選的，所述四臂螺旋槽為所述介質(zhì)板的背面的螺旋輻射器，所述螺旋輻射器由4條等角螺旋臂依次交錯相隔90°組成。
[0008]可選的，所述四臂螺旋槽為對稱四臂螺旋槽結(jié)構(gòu)。
[0009]可選的，所述微帶饋電圓環(huán)位于所述介質(zhì)板的正面，微帶饋電圓環(huán)親合饋電微帶圓環(huán)，實現(xiàn)阻抗變換和匹配。
[0010]可選的，所述吸收電阻位于所述微帶饋電圓環(huán)的末端。
[0011]可選的，所述圓形槽臂終端消耗所述微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線的槽臂的末端反射的磁流。
[0012]可選的，所述背腔位于所述微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線的正下方，所述背腔為反射背腔，實現(xiàn)天線的單向輻射。
[0013]可選的，所述介質(zhì)板為雙面介質(zhì)板。
[0014]本發(fā)明采取以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
[0015]本發(fā)明的技術(shù)方案采用微帶環(huán)串饋的方式，使天線諧振于工作頻率，通過在串饋端使用波長阻抗變換段實現(xiàn)了天線的阻抗匹配，簡化了天線的饋電網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的技術(shù)方案的天線具有平面結(jié)構(gòu)，便于共形安裝，由于天線加載了圓形槽臂終端，因此該天線具有較好的圓極化特性，同時采用對稱四臂螺旋形式，使天線具有較好的相位中心穩(wěn)定度，因此適用于對相位中心穩(wěn)定度要求高的低軸比圓極化天線應(yīng)用領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實施例提供的微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明實施例提供的微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明實施例提供的微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線的駐波仿真及測試圖；
[0019]圖4是本發(fā)明實施例提供的微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線的增益仿真及測試圖；
[0020]圖5是本發(fā)明實施例提供的微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線的軸比仿真示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。
[0022]在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的【具體實施方式】的限制。
[0023]如圖1和圖2所示，所述微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線，包括:
[0024]介質(zhì)板1、四臂螺旋槽2、微帶饋電圓環(huán)3、位于天線輻射器中心與饋電圓環(huán)一端相接的同軸饋電接頭4、吸收電阻5、圓形槽臂終端6、背腔7和位于背腔底部的金屬接地板8。
[0025]其中所述介質(zhì)板I為雙面介質(zhì)板。四臂螺旋槽2為介質(zhì)板I的背面的螺旋輻射器，通過介質(zhì)板I的正面的微帶饋電圓環(huán)3耦合饋電，螺旋輻射器，由4條復(fù)雜結(jié)合的等角螺旋臂依次交錯相隔90°組成。所述四臂螺旋槽2為對稱四臂螺旋槽結(jié)構(gòu)。
[0026]微帶饋電圓環(huán)3為位于介質(zhì)板I的正面的耦合饋電微帶圓環(huán)，實現(xiàn)阻抗變換和匹配。所述的微帶饋電圓環(huán)3的周長為工作中心頻率的一個波長，實現(xiàn)對介質(zhì)板I另一面的四臂螺旋槽2依次90°相位差的耦合饋電。其中，微帶饋電圓環(huán)3連接同軸饋電接頭4的芯線，同軸饋電接頭4的地線與介質(zhì)板四臂螺旋槽所在面的金屬接地板連接。
[0027]吸收電阻5位于微帶饋電圓環(huán)3的末端。吸收電阻5為微帶饋電圓環(huán)3的終端電阻，用以實現(xiàn)微帶饋電圓環(huán)3的行波饋電。
[0028]圓形槽臂終端6消耗微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線的槽臂的末端反射的磁流，實現(xiàn)更優(yōu)良的軸比特性。所述圓形槽臂終端6加載指在四臂螺旋槽2漸削末端加載四個圓形槽，以削弱天線四臂末端反射磁流，降低天線軸比，提高圓極化特性。
[0029]背腔7是位于微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線的正下方的反射背腔，實現(xiàn)天線的單向輻射。背腔7為一金屬圓形背腔，直徑與介質(zhì)板的直徑和金屬接地板的直徑相同。
[0030]所述微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線是一種終端加載圓形槽臂的平面四臂槽螺旋天線，其終端加載的低軸比、具有較好波束對稱的平面螺旋天線。同時該天線簡化了饋線結(jié)構(gòu)，具有平面結(jié)構(gòu)，易于共形安裝。所述微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線適用于對相位中心穩(wěn)定度要求高的低軸比圓極化天線應(yīng)用領(lǐng)域，主要用于多種衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中的終端接收天線。
[0031]下面舉例詳細(xì)說明:微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線(以下簡稱天線)的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，整個天線由雙面介質(zhì)板1、四臂螺旋槽2、微帶饋電圓環(huán)3、同軸饋電接頭4、吸收電阻5、圓形槽臂終端6、背腔7和金屬接地板8組成。
[0032]所述的四臂螺旋槽2位于雙面介質(zhì)板I的正面。
[0033]所述的微帶饋電圓環(huán)3位于雙面介質(zhì)板I的背面，通過耦合向正面的四臂螺旋槽2饋電。
[0034]所述的同軸饋電接頭4為底饋的SMA接頭。其芯線與微帶饋電圓環(huán)3相接，屏蔽地線與四臂螺旋槽面的金屬地相接。
[0035]所述的吸收電阻5與微帶饋電圓環(huán)和金屬地相接，用以形成行波電流。
[0036]所述的圓形槽臂終端6接于正面的四臂螺旋槽2末端，用以消耗天線槽臂末端反射的磁流，提高天線的軸比特性。
[0037]所述的背腔7是天線正下方的反射背腔，實現(xiàn)天線的單向輻射。其背腔深度可取最低工作頻率波長的1/10?1/100。
[0038]為提高天線軸比特性，對天線進(jìn)行了圓形槽臂終端加載，經(jīng)仿真證實，加載后的天線軸比特性大幅提高。此外天線采用了微帶環(huán)串饋的方式饋電，簡化了饋線結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了天線易于共形安裝的特點。
[0039]本發(fā)明的技術(shù)方案一種具有低軸比特性的微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線，適用于對相位中心穩(wěn)定度要求高的低軸比圓極化天線應(yīng)用領(lǐng)域，尤其適用于衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中的終端接收天線。
[0040]參考圖3，其中10是駐波仿真及測試圖。其橫坐標(biāo)為頻率，單位GHz，縱坐標(biāo)為反射損耗S11，單位dB。如圖3所示，本天線駐波帶寬約為300MHz，效果較好。
[0041]參考圖4，其中20是增益仿真及測試圖。由圖4可知，天線增益約為8.ldB。
[0042]參考圖5，其中30是軸比仿真示意圖。由圖可知，經(jīng)過圓形終端加載后的天線，中心處軸比約為1.2dB，最低處軸比約為0.14dB，而無加載的四臂槽螺旋天線軸比最低處仍有3dB左右，可見軸比特性有了較大提高。
[0043]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著優(yōu)點:采用復(fù)雜的四臂槽螺旋結(jié)構(gòu)，與采用單一的阿基米德螺旋或等角螺旋槽臂相比，降低了天線尺寸。采用四臂平面螺旋槽結(jié)構(gòu)，天線具有更加優(yōu)良的等面波束寬度，同時具有更加穩(wěn)定的相位中心。采用圓形槽臂終端加載，大大提升了天線的軸比特性，使天線最低軸比由3dB降至0.14dB。采用微帶環(huán)串饋的方式，簡化了饋電結(jié)構(gòu)，使之易于共形安裝。采用槽螺旋輻射的方式，降低了反射背腔高度，使之能夠達(dá)到最低工作頻率波長的1/10?1/100，背腔高度相對可取較低值。
[0044]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線，其特征在于，包括: 介質(zhì)板、四臂螺旋槽、微帶饋電圓環(huán)、位于天線輻射器中心與饋電圓環(huán)一端相接的同軸饋電接頭、吸收電阻、圓形槽臂終端、背腔和位于背腔底部的金屬接地板。
2.如權(quán)利要求1所述的微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線，其特征在于，所述四臂螺旋槽為所述介質(zhì)板的背面的螺旋輻射器，所述螺旋輻射器由4條等角螺旋臂依次交錯相隔90°組成。
3.如權(quán)利要求2所述的微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線，其特征在于，所述四臂螺旋槽為對稱四臂螺旋槽結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線，其特征在于，所述微帶饋電圓環(huán)位于所述介質(zhì)板的正面，微帶饋電圓環(huán)耦合饋電微帶圓環(huán)，實現(xiàn)阻抗變換和匹配。
5.如權(quán)利要求1所述的微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線，其特征在于，所述吸收電阻位于所述微帶饋電圓環(huán)的末端。
6.如權(quán)利要求1所述的微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線，其特征在于，所述圓形槽臂終端消耗所述微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線的槽臂的末端反射的磁流。
7.如權(quán)利要求1所述的微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線，其特征在于，所述背腔位于所述微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線的正下方，所述背腔為反射背腔，實現(xiàn)天線的單向輻射。
8.如權(quán)利要求1所述的微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線，其特征在于，所述介質(zhì)板為雙面介質(zhì)板。
【專利摘要】一種微帶環(huán)串饋平面四臂槽螺旋天線，包括介質(zhì)板、四臂螺旋槽、微帶饋電圓環(huán)、位于天線輻射器中心與饋電圓環(huán)一端相接的同軸饋電接頭、吸收電阻、圓形槽臂終端、背腔和位于背腔底部的金屬接地板。本發(fā)明的技術(shù)方案提高了天線的穩(wěn)定度及軸比特性。
【IPC分類】H01Q1-50, H01Q9-27
【公開號】CN104752835
【申請?zhí)枴緾N201410853816
【發(fā)明人】朱玉曉, 趙觀星, 曹照清, 吳美武
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第五十研究所
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2014年12月31日