CN103715515A - 波纹调制超宽带平面螺旋天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波纹调制超宽带平面螺旋天线，包括波纹调制螺旋面（1）、金属反射腔（2）、吸波材料（3）、微带巴伦（4）和馈电端口（5）；所述波纹调制螺旋面（1）的辐射体由两条阿基米德螺旋曲线组成。本发明通过对螺旋线进行渐开式的波纹调制，同时，波纹调制螺旋面由阿基米德螺旋线和渐开式波纹调制螺旋线组成，波纹调制螺旋线使螺旋天线的电长度获得了延长，同时减小了螺旋天线的外径，保证了天线低频段的指标要求，实现了螺旋天线的小型化设计。

Description

波纹调制超宽带平面螺旋天线
技术领域
本发明属于天线技术领域，特别涉及一种超宽带、小型化的被动测向天线。
背景技术
常规平面螺旋天线螺旋曲线方程一般为平面等角螺旋曲线或阿基米德平面螺旋曲线，螺旋天线的外径尺寸由工作频段的下限确定，要求天线外径约为一个波长左右，即螺旋天线的口径尺寸为
Figure BDA0000404962020000011
螺旋天线的内径由最高工作频率确定，要求小于最短波长的四分之一。在实际工程项目中，通常采用平面螺旋天线和锥螺旋天线复合的结构进行超宽带螺旋天线的小型化，但天线外径常常受到空间尺寸的限制，影响天线的低频工作特性；天线内径受到最高工作频率的限制，影响天线的高频工作特性，且该方法设计复杂，加工制作困难。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术不足，提供一种适用于频带宽、尺寸小的波纹调制超宽带平面螺旋天线。
本发明的技术解决方案是，波纹调制超宽带平面螺旋天线，包括波纹调制螺旋面、金属反射腔、吸波材料、微带巴伦和馈电端口；所述金属反射腔体呈圆柱形，位于波纹调制螺旋面背面；吸波材料安装于金属反射腔底部，使螺旋天线形成单向辐射波束；馈电端口安装于金属反射腔底部；微带巴伦一端与波纹调制螺旋面连接，一端通过馈电端口固定安装于金属反射腔底部；所述波纹调制螺旋面的辐射体由两条阿基米德螺旋曲线组成，并对曲线进行渐开式正弦波纹调制。
所述波纹调制螺旋面的螺旋线共10～25圈。
所述微带巴伦为线性渐变线形式，其长度经优化处理后小于螺旋天线最低工作频率所对应的波长值。
所述金属反射腔的内径不小于螺旋面的外径，深度小于螺旋天线最低工作频率所对应的四分之一波长值。
所述馈电端口采用SMA型射频接插件。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
（1）本发明通过对螺旋线进行渐开式的波纹调制，使天线实现超宽带平面螺旋天线的小型化，使平面螺旋天线带宽及其它技术指标满足工程应用的需求。
（2）本发明的波纹调制螺旋面由阿基米德螺旋线和渐开式波纹调制螺旋线组成，波纹调制螺旋线使螺旋天线的电长度获得了延长，同时减小了螺旋天线的外径，保证了天线低频段的指标要求，实现了螺旋天线的小型化设计。
（3）本发明的波纹调制螺旋面的螺旋线共10～25圈，将天线的终端效应进行了有效的抑制。
（4）本发明的微带巴伦为线性渐变线形式，其长度经优化处理后小于螺旋天线最低工作频率所对应的波长值，达到了减小螺旋天线体积尺寸的目的。波纹调制超宽带螺旋天线结构简单，加工制作容易，且可将天线口径尺寸减小15℅。
附图说明
图1为波纹调制超宽带平面螺旋天线结构图；
图2为波纹调制超宽带平面螺旋天线螺旋面；
图3为波纹调制超宽带平面螺旋天线螺旋面局部放大；
图4为波纹调制超宽带平面螺旋天线微带巴伦；
图5为波纹调制超宽带平面螺旋天线微带巴伦驻波分析图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。
如附图1所示，本发明的波纹调制超宽带平面螺旋天线包括：波纹调制螺旋面1、金属反射腔2、吸波材料3、微带巴伦4和馈电端口5。其中：波纹调制螺旋面1由阿基米德螺旋线和波纹调制螺旋线加载组成；金属反射腔2呈圆柱形，位于波纹调制螺旋面1的背面；吸波材料3安装于金属反射腔2底部，使螺旋天线形成单向辐射波束；馈电端口5安装于金属反射腔2底部；微带巴伦4一端与波纹调制螺旋面1连接，另一端通过馈电端口5固定安装于金属反射腔2底部。
本实施例中，馈电端口5为SMA型射频接插件馈电端口。
如附图2所示，波纹调制螺旋面1的螺旋面中心部分为阿基米德螺旋线，螺旋面外部为渐开式波纹调制螺旋线，螺旋线共20.25圈。波纹调制螺旋线用于延长螺旋臂的电长度，拓展天线低频段带宽，改善天线低频段的性能，即达到使螺旋天线小型化的目的。螺旋面金属微带线宽度与微带线间距相等，为互补结构。螺旋面所用微波板材为普通的Rogers微波板材，厚度为0.5～1.0mm。图3为波纹调制螺旋面1的局部放大。
为实现波纹调制超宽带螺旋天线的单向辐射性能，在波纹调制螺旋面1的背面安装有金属反射腔2，金属反射腔2为圆柱形，深度与微带巴伦4长度相同，为使金属反射腔2的反射范围覆盖整个螺旋面，金属反射腔2的内径尺寸大于或等于波纹调制螺旋面1的外径尺寸，在金属反射腔2底部放置吸波材料3，吸波材料3为普通的蜂窝状微波吸收材料，在最低工作频率时的微波单向衰减在7dB以上。
图4所示微带巴伦4，该巴伦为线性渐变线形式，其长度值小于螺旋天线最低工作频率所对应波长的四分之一，巴伦长度优化后为74mm，以减小螺旋天线的纵向体积尺寸。
附图5所示为微带巴伦4在全带宽内的驻波分析数据，微带巴伦4在全带宽内的驻波小于1.6。微带巴伦4所用微波板材为普通的Rogers微波板材，厚度为0.5～1.0mm。
本发明的结构特征不局限于附图所示螺旋天线，本领域技术人员在本应用领域内，依据本发明所展示的技术内容所做的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.波纹调制超宽带平面螺旋天线，其特征在于：包括波纹调制螺旋面（1）、金属反射腔（2）、吸波材料（3）、微带巴伦（4）和馈电端口（5）；所述金属反射腔体（2）呈圆柱形，位于波纹调制螺旋面（1）背面；吸波材料（3）安装于金属反射腔（2）底部，使螺旋天线形成单向辐射波束；馈电端口（5）安装于金属反射腔（2）底部；微带巴伦（4）一端与波纹调制螺旋面（1）连接，一端通过馈电端口（5）固定安装于金属反射腔（2）底部；所述波纹调制螺旋面（1）的辐射体由两条阿基米德螺旋曲线组成，并对曲线进行渐开式正弦波纹调制。
2.根据权利要求1的波纹调制超宽带平面螺旋天线，其特征在于：所述波纹调制螺旋面（1）的螺旋线共10～25圈。
3.根据权利要求1的波纹调制超宽带平面螺旋天线，其特征在于：所述微带巴伦（4）为线性渐变线形式，其长度经优化处理后小于螺旋天线最低工作频率所对应的波长值。
4.根据权利要求1的波纹调制超宽带平面螺旋天线，其特征在于：所述金属反射腔（2）的内径不小于螺旋面的外径，深度小于螺旋天线最低工作频率所对应的四分之一波长值。
5.根据权利要求1的波纹调制超宽带平面螺旋天线，其特征在于：所述馈电端口（5）采用SMA型射频接插件。
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