CN103346385A - 一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线 - Google Patents

一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线 Download PDF

Info

Publication number
CN103346385A
CN103346385A CN2013102414308A CN201310241430A CN103346385A CN 103346385 A CN103346385 A CN 103346385A CN 2013102414308 A CN2013102414308 A CN 2013102414308A CN 201310241430 A CN201310241430 A CN 201310241430A CN 103346385 A CN103346385 A CN 103346385A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circular cone
logarithm
frustum
antenna
single armed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013102414308A
Other languages
English (en)
Inventor
邱景辉
刘浩
祁嘉然
王琳月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN2013102414308A priority Critical patent/CN103346385A/zh
Publication of CN103346385A publication Critical patent/CN103346385A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线，它涉及一种圆锥对数螺旋天线。本发明为了解决现有的圆锥对数螺旋天线存在方向图容易分瓣，增益低的问题。本发明包括两个单臂圆锥对数螺旋单元，两个单臂圆锥对数螺旋单元沿其法线旋转180°缠绕设置，两个单臂圆锥对数螺旋单元1的数学表达式为ρ＝ρ0exp bφ，其中
Figure DDA00003363717100011
2θ0为圆锥母线与法线夹角，称为圆锥张角；α为圆锥对数螺旋缠绕方向与圆锥母线夹角，称为圆锥倾角，φ为自变量，即极坐标轴与坐标轴顶点与螺旋线各点所形成的夹角，所述圆锥对数螺旋天线还包括空心锥台，两个单臂圆锥对数螺旋单元设置在空心锥台内，2θ0＝15°-20°，α＝70°-80°。本发明用于手机天线，无线局域网络和卫星通信领域领域。

Description

一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线
技术领域
本发明涉及一种螺旋天线，具体涉及一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线。
背景技术
国外电磁兼容起步较早，早在20世纪80年代，美国、德国、日本和法国在电磁兼容标准与规范，分析预测、设计、测量和管理等方面均达到了很高水平。随之而来的电磁兼容测试和电磁兼容制造行业也发展迅猛，电磁兼容测试附件，尤其是电磁兼容测量天线的研究和发展也日趋成熟和多样化。
螺旋天线以其阻抗平缓、圆极化特性好、端射和边射特性优越的特点，在电磁兼容测试领域有着重要的应用，同时在通信、气象、中继诸多领域得到了广泛的应用。螺旋天线是圆极化天线的一种形式，它是用金属线绕制而成的螺旋形结构的行波天线。通常用同轴线馈电，单臂螺旋馈电时，同轴线内导体和螺旋线一端连接，外导体和金属接地板连接；双臂螺旋馈电，同轴线的内导体与外导体分别于两臂连接。螺旋天线的辐射特性和螺旋的直径与波长之比有很大的关系，一、当螺旋的直径很小时(d/λ＜0.18)，在垂直于螺旋线轴线的平面内有最大的辐射，且在此平面内方向图是一个圆，而包含螺旋轴线的平面内的方向图是一∞形；二、当螺旋线的直径增大至d/λ约为0.25～0.46，即相当于螺旋线的圈长约为一个波长时，天线在沿螺旋线的轴线方向具有最大辐射；三、若继续增大d/λ＞0.46，则螺旋天线的方向图将变为圆锥形。目前，螺旋天线包括平面螺旋天线，立体螺旋天线，但平面螺旋天线功率容量较低，而立体螺旋天线带宽不够好，圆锥对数螺旋天线可以解决两者的缺陷，从而在手机天线，无线局域网，卫星通信等方面有着更为广泛的应用。但现有的圆锥对数螺旋天线存在方向图容易分瓣，增益低的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的圆锥对数螺旋天线存在方向图容易分瓣，增益低的问题。进而提供一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线。
本发明的技术方案是：一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线包括两个单臂圆锥对数螺旋单元，两个单臂圆锥对数螺旋单元沿其法线旋转180°缠绕设置，两个单臂圆锥对数螺旋单元的数学表达式为ρ＝ρ0exp bφ，
其中2θ0为圆锥母线与法线夹角，称为圆锥张角；α为圆锥对数螺旋缠绕方向与圆锥母线夹角，称为圆锥倾角，φ为自变量，即极坐标轴与坐标轴顶点与螺旋线各点所形成的的夹角，ρ为螺旋线某点到顶点距离，ρ0为螺旋线起始点距圆锥的距离，所述圆锥对数螺旋天线还包括空心锥台，两个单臂圆锥对数螺旋单元设置在空心锥台内，2θ0＝15°-20°，α＝70°-80°。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1.本发明采用两个相同的单臂圆锥对数螺旋单元，沿其法线旋转180°缠绕设置，构成了传统的双臂圆锥对数螺旋天线，并且在圆锥外围加套了锥台，与现有的平面螺旋天线，立体螺旋天线，传统的双臂圆锥对数螺旋天线相比，本发明除了保持传统双臂圆锥对数螺旋天线宽频带，功率容量达到200W的特点外，通过对圆锥张角和圆锥倾角的调整和增加空心锥台后，增强了天线的方向图特性；增益特性高达8.6dB-10.2dB，圆极化特性好，进而实现了天线发射电磁波强度的提高。
2.本发明结构简单，使用方便。
3.本发明尤其适用于手机天线，无线局域网络，卫星通信领域。
4.本发明圆锥对数螺旋天线的工作频率为4GHz-7GHz，天线增益较传统双臂圆锥对数螺旋天线有着较大的提高，其具体增益对比如下表所示：
4GHz 5GHz 6GHz 7GHz
现有双臂圆锥对数螺旋天线 6.6dB 4.7dB 4.0dB 4.5dB
本发明 8.6dB 9.9dB 10.9dB 10.2dB
本发明的高增益双臂圆锥对数螺旋天线还增加了天线辐射方向图的定向特性，其具体辐射方向的主瓣波束宽度如下：
4GHz 5GHz 6GHz 7GHz
现有双臂圆锥对数螺旋天线 100° 140° 150° 200°
本发明 65° 60° 60° 45°
附图说明
图1是本发明整体结构的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括两个单臂圆锥对数螺旋单元1，两个单臂圆锥对数螺旋单元1沿其法线旋转180°缠绕设置，两个单臂圆锥对数螺旋单元1的数学表达式为ρ＝ρ0exp bφ，
其中
Figure BDA00003363716900021
2θ0为圆锥母线与法线夹角，称为圆锥张角；α为圆锥对数螺旋缠绕方向与圆锥母线夹角，称为圆锥倾角，φ为自变量，即极坐标轴与坐标轴顶点与螺旋线各点所形成的的夹角，ρ为螺旋线某点到顶点距离，ρ0为螺旋线起始点距圆锥的距离，所述圆锥对数螺旋天线还包括空心锥台2，两个单臂圆锥对数螺旋单元1设置在空心锥台2内，2θ0＝15°-20°，α＝70°-80°。
本实施方式在实验过程中，采用cst仿真软件仿真，使用离散馈电，馈电点为两个单臂圆锥对数螺旋单元1的下方顶点。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的空心锥台2的上底面半径为20mm，下底面半径为5mm，空心锥台2的壁厚为0.5mm。如此设置，便于达到更好的方向图特性和增益特性。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的两个单臂圆锥对数螺旋单元1的下端面距离空心锥台2的内部底端中心3mm。如此设置，使天线与金属面之间产生谐振，入射电磁波和反射电磁波可以相互叠加，从而达到增大振幅的目的。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的单臂圆锥对数螺旋单元1的2θ0＝15°，α＝75°。如此设置，减小了天线辐射方向图的主瓣波束宽度，其宽度为53°。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的单臂圆锥对数螺旋单元1的2θ0＝15°，α＝80°。如此设置，减小了天线辐射方向图的主瓣波束宽度，其宽度为50°。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的单臂圆锥对数螺旋单元1的2θ0＝20°，α＝70°。如此设置，增大了天线辐射方向图的主瓣波束宽度，其宽度为65°。其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的单臂圆锥对数螺旋单元1的2θ0＝20°，α＝70°。如此设置，增大了天线辐射方向图的主瓣波束宽度，其宽度为60°。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的单臂圆锥对数螺旋单元1的2θ0＝20°，α＝80°。如此设置，增大了天线辐射方向图的主瓣波束宽度，其宽度为52°。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。
本实施方式的圆锥张角越小，天线越长，反之则越短；天线倾角越小，天线越短，反之则越长。本发明不同的实施方式能够满足天线在使用过程中各种尺寸需求，使得天线可以应用在各种不同的条件之下。
工作原理：
本发明的带有锥台的圆锥对数螺旋天线可用在超宽带无线通信系统中作为发射或接受电磁波的元件。当用作发射天线时，信号发生器与天线通过馈电同轴线相连，向外全向辐射电磁波；当用作接受天线时，矢量网络分析仪等仪器与天线通过馈电同轴线相连，接收外界辐射的电磁波，获得其时域波形或频谱，从而对外界辐射进行分析。

Claims (8)

1.一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线，它包括两个单臂圆锥对数螺旋单元(1)，两个单臂圆锥对数螺旋单元(1)沿其法线旋转180°缠绕设置，两个单臂圆锥对数螺旋单元(1)的数学表达式为ρ＝ρ0exp bφ，
其中
Figure FDA00003363716800011
2θ0为圆锥母线与法线夹角，称为圆锥张角；α为圆锥对数螺旋缠绕方向与圆锥母线夹角，称为圆锥倾角，φ为自变量，即极坐标轴与坐标轴顶点与螺旋线各点所形成的的夹角，ρ为螺旋线某点到顶点距离，ρ0为螺旋线起始点距圆锥的距离，其特征在于：所述圆锥对数螺旋天线还包括空心锥台(2)，两个单臂圆锥对数螺旋单元(1)设置在空心锥台(2)内，2θ0＝15°-20°，α＝70°-80°。
2.根据权利要求1所述的一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线，其特征在于：所述空心锥台(2)的上底面半径为20mm，下底面半径为5mm，空心锥台2的壁厚为0.5mm。
3.根据权利要求2所述的一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线，其特征在于：所述两个单臂圆锥对数螺旋单元(1)的下端面距离空心锥台(2)的内部底端中心3mm。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线，其特征在于：所述单臂圆锥对数螺旋单元(1)的2θ0＝15°，α＝75°。
5.根据权利要求4所述的一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线，其特征在于：所述单臂圆锥对数螺旋单元(1)的2θ0＝15°，α＝80°。
6.根据权利要求1或5所述的一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线，其特征在于：所述单臂圆锥对数螺旋单元(1)的2θ0＝20°，α＝70°。
7.根据权利要求6所述的一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线，其特征在于：所述单臂圆锥对数螺旋单元(1)的2θ0＝20°，α＝75°。
8.根据权利要求7所述的一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线，其特征在于：所述单臂圆锥对数螺旋单元(1)的2θ0＝20°，α＝80°。
CN2013102414308A 2013-06-18 2013-06-18 一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线 Pending CN103346385A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013102414308A CN103346385A (zh) 2013-06-18 2013-06-18 一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013102414308A CN103346385A (zh) 2013-06-18 2013-06-18 一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103346385A true CN103346385A (zh) 2013-10-09

Family

ID=49281168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013102414308A Pending CN103346385A (zh) 2013-06-18 2013-06-18 一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103346385A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103682558A (zh) * 2013-11-30 2014-03-26 成都天奥信息科技有限公司 卫星电话全方位接收天线
CN104009297A (zh) * 2014-05-13 2014-08-27 南京信息工程大学 一种宽带卫星通信接收终端天线
CN108539875A (zh) * 2017-03-02 2018-09-14 北京中诺电力工程有限公司 一种远距离电磁波式手机无线充电装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4494117A (en) * 1982-07-19 1985-01-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Dual sense, circularly polarized helical antenna
CN201450105U (zh) * 2009-08-27 2010-05-05 西安阿特纳电子科技有限公司 北斗车载天线装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4494117A (en) * 1982-07-19 1985-01-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Dual sense, circularly polarized helical antenna
CN201450105U (zh) * 2009-08-27 2010-05-05 西安阿特纳电子科技有限公司 北斗车载天线装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张德伟等: "2GHz-25GHz圆锥对数螺旋天线的设计与性能仿真", 《信息工程大学学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103682558A (zh) * 2013-11-30 2014-03-26 成都天奥信息科技有限公司 卫星电话全方位接收天线
CN104009297A (zh) * 2014-05-13 2014-08-27 南京信息工程大学 一种宽带卫星通信接收终端天线
CN108539875A (zh) * 2017-03-02 2018-09-14 北京中诺电力工程有限公司 一种远距离电磁波式手机无线充电装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Khan et al. Circular fractal monopole antenna for low VSWR UWB applications
CN106099325A (zh) 应用于室内屋顶的全向双极化宽带天线
CN103414026B (zh) 一种基于圆波导TM0n模的毫米波锥状波束天线
CN109216912A (zh) 一种加载六边形寄生枝节的花形馈源终端多频微带天线
Ramasamy Design and analysis of multiband bloom shaped patch antenna for IoT applications
CN103346385A (zh) 一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线
Fouad et al. Super-Wideband Fractal Antenna for Future Generations of Wireless Communication.
CN208723094U (zh) 一种加载六边形寄生枝节的花形馈源终端多频微带天线
CN110190384A (zh) 一种全向波束赋形盘锥天线
Ding et al. Design and realization of a printed microstrip log-periodic antenna
Chen et al. A broadband dual-polarization ceiling-mounted antenna with a nesting structure
JP2017092663A (ja) 広帯域無指向性アンテナ
CN115621727A (zh) 一种s波段全向圆极化天线
CN107069190B (zh) 高功率低轮廓螺旋天线及其构成的天线阵列
CN106887719A (zh) 小型化宽带斜极化全向天线
Mishra et al. Broadband circularly polarized helical array antenna design for ground to air data link
Abdolahi et al. A new wideband modified biquad antenna at VHF for communication systems
Wang et al. A broadband omnidirectional antenna array for base station
Munekata et al. A wideband 16-element antenna array using leaf-shaped bowtie antenna and series-parallel feed networks
Tang et al. An Ultra Wideband Printed Helical Antenna with Low Profile.
CN206595384U (zh) 高功率低轮廓螺旋天线及其构成的天线阵列
Kerkhoff et al. A wideband planar dipole antenna for use in the long wavelength demonstrator array (LWDA)
Zeain et al. Investigation of Printed Helical Antenna Using Varied Materials for Ultra-wide band Frequency
Jangam et al. Design of J Pole Antenna for GPS-based Radiosonde Receiver Station
CN202712412U (zh) 一种北斗二代卫星定位多模多频圆极化接收天线

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20131009