CN109378588A - 一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线 - Google Patents

一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线 Download PDF

Info

Publication number
CN109378588A
CN109378588A CN201811390187.5A CN201811390187A CN109378588A CN 109378588 A CN109378588 A CN 109378588A CN 201811390187 A CN201811390187 A CN 201811390187A CN 109378588 A CN109378588 A CN 109378588A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
frequency
helical antenna
balun
support layer
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
CN201811390187.5A
Other languages
English (en)
Inventor
谢宗蕻
张朋
郝亚会
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.)
Changshu Hao Hao Electronic Technology Co Ltd
Original Assignee
Changshu Hao Hao Electronic Technology Co Ltd
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 Changshu Hao Hao Electronic Technology Co Ltd filed Critical Changshu Hao Hao Electronic Technology Co Ltd
Priority to CN201811390187.5A priority Critical patent/CN109378588A/zh
Publication of CN109378588A publication Critical patent/CN109378588A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/28—Arrangements for establishing polarisation or beam width over two or more different wavebands
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/50—Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

本发明属于微波天线、卫星导航、测控通信技术领域，具体为一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，具体包括单面覆铜的微波陶瓷基体和天线底板，所述微波陶瓷基体的覆铜层上设置有2条辐射螺旋天线臂，在微波陶瓷基体和天线底板之间设置有若干层周期性频率选择结构，所述天线底板的层数为2层，所述2层天线底板之间设置有天线巴伦结构；所述微波陶瓷基体与周期性频率选择结构之间、相邻两层周期性频率选择结构之间、周期性频率选择结构与天线底板之间分别设置有PMI泡沫支撑层。本发明通过不断改变天线的螺旋臂的宽度、螺旋圈数、各层结构的厚度、周期性结构的电路尺寸参数以及馈电电路的尺寸等来满足设计的各个频点的技术指标要求。

Description

一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线
技术领域
本发明属于微波天线、卫星导航、测控通信技术领域，具体为一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线。
背景技术
目前，微波通信技术日新月异。通信测控、卫星导航、电子对抗等行业迅猛发展。许多行业对天线宽频带、高增益、小型化的要求越来越高。平面螺旋天线具有外形互补特征，因而具备宽频特点，被广泛应用于卫星导航、通信测控和电子对抗等诸多领域。1957年拉姆西(V.H Rumsey)基于相似原理导出了非频变天线的概念(Frequency IndependentAntenna，FIA)，并设计出了经典的平面等角螺线天线，使宽频天线的发展出现了突破。其后，达哈梅尔等发展了对数周期天线，戴森(Dyson)设计出阿基米德平面螺旋天线(Archimedean Spiral Antenna) 等。这类宽频天线的带宽能达到40:1甚至更大。经典的阿基米德螺旋天线包括平面螺旋辐射辐射器、馈电电路板以及反射腔体。阿基米德螺旋天线一般使用印刷电路制作，主要辐射区是周长为一个设计频率波长的环形带，因而为实现宽频特性，一般天线直径>(λmax为最大设计波长)，而且实际中很难实现优良的天线宽频辐射特性，尤其在辐射频率较高时(>5GHz)。平面螺旋天线是平衡对称结构，使用同轴线进行馈电需要设计相应的平衡馈电转换电路即巴伦。常用的馈线是宽度渐变微带馈线，这种馈线可以同时实现宽频天线的阻抗匹配和不平衡—平衡转化，但微带馈线的高度较大，通常为0.3-0.5倍λmax的长度，这导致无论巴伦与天线平行放置馈电还是垂直放置都无法满足天线小型化的要求。另外，随着孔径综合、载体共形等使用要求的提出，平面螺旋天线设计小型化、超宽带性和高增益等性能的重要性日趋显著。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，解决现有技术不能满足平面螺旋天线的小型化、辐射宽频性和紧凑安装的问题。
本发明的实现过程如下：
一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，包括单面覆铜的微波陶瓷基体和天线底板，所述微波陶瓷基体的覆铜层上设置有2条辐射螺旋天线臂，所述微波陶瓷基体的覆铜层的中央设置有连接臂，所述连接臂的两端分别与2条辐射螺旋天线臂的内侧端点连接，在微波陶瓷基体和天线底板之间设置有若干层周期性频率选择结构；所述天线底板的层数为2层，所述2层天线底板之间设置有天线巴伦结构；所述微波陶瓷基体与周期性频率选择结构之间、相邻两层周期性频率选择结构之间、周期性频率选择结构与天线底板之间分别设置有PMI泡沫支撑层；所述微波陶瓷基体、周期性频率选择结构、天线巴伦结构、PMI泡沫支撑层的中央分别设置有中心孔，所述微波陶瓷基体的中心孔位于连接臂的中部，所述中心孔中设置有馈电连接线。
进一步，所述周期性选择频率结构层数等于设计频率数目减1，每层周期性频率选择结构与辐射螺旋天线臂的距离为相应设计频率的0.2-0.3倍波长。
进一步，包括单面覆铜的微波陶瓷基体，所述微波陶瓷基体的覆铜层上设置有2条辐射螺旋天线臂，所述微波陶瓷基体的覆铜层的中央设置有连接臂，所述连接臂的两端分别与2条辐射螺旋天线臂的内侧端点连接，所述微波陶瓷基体的下方设置有第一PMI泡沫支撑层，所述第一PMI泡沫支撑层的下方设置有第一周期性频率选择结构，所述第一周期性频率选择结构下方设置有第二PMI泡沫支撑层，所述第二PMI泡沫支撑层的下方设置有第二周期性频率选择结构，第二周期性频率选择结构的下方设置有第三PMI泡沫支撑层，所述第三PMI泡沫支撑层的下方设置有第一天线底板，所述第一天线底板下方设置有天线巴伦结构，所述天线巴伦结构的下方设置有第二天线底板；所述第一天线底板、第三 PMI泡沫支撑层、第二周期性频率选择结构、第二PMI泡沫支撑层、第一周期性频率选择结构、第一PMI泡沫支撑层和微波陶瓷基体的中央分别设置有中心孔，所述微波陶瓷基体的中心孔位于连接臂的中部，所述中心孔中设置有馈电连接线。
进一步，将微波陶瓷基体、第一PMI泡沫支撑层、第一周期性频率选择结构、第二PMI泡沫支撑层、第二周期性频率选择结构、第三PMI泡沫支撑层、第一天线底板、天线巴伦结构、第二天线底板通过热压工艺黏结为一体。
进一步，所述辐射螺旋天线臂为末端正弦变体的阿基米德螺旋形状，所述辐射螺旋天线臂为由内向外扩径旋转的螺旋臂，2条由内向外扩径旋转的辐射螺旋天线臂的结构、尺寸、旋转方向和旋转角度均相同，两条辐射螺旋天线臂内侧端点的距离为4-6mm，所述辐射螺旋天线臂的线宽和圈数根据如下极坐标方程式确定：
其中，坐标原点为辐射螺旋天线臂平面的中心，为极角，r1和r2表示两个辐射螺旋天线臂的极半径，辐射螺旋天线臂的最外圈环带周长为0.9-1.1倍最大设计波长，r0表示辐射螺旋天线臂内侧端点偏离坐标中心的距离，r0取值为2-3mm， a表示螺旋增长率，a取值为a决定了辐射螺旋天线臂的间距与线宽。
进一步，所述天线巴伦结构包括巴伦指数渐变上带条和巴伦指数渐变底板，还包括用于支撑巴伦指数渐变上带条和巴伦指数渐变底板的PCB双面覆铜板，所述巴伦指数渐变底板宽端部的宽度为0.07-0.09倍最大设计波长，巴伦指数渐变上带条宽端部的宽度为0.02-0.04倍最大设计波长；巴伦指数渐变底板和巴伦指数渐变上带条的馈电端宽度相同，所述巴伦指数渐变底板和巴伦指数渐变上带条的馈电端宽度均为0.01倍的最小设计波长，所述巴伦指数渐变上带条的宽端与射频连接件焊接，所述巴伦指数渐变上带条的馈电端通过馈电连接线与连接臂焊接进行馈电，所述馈电连接线的一端与巴伦指数渐变上带条的馈电端连接，馈电连接线的另一端依次贯穿第一天线底板、第三PMI泡沫支撑层、第二周期性频率选择结构、第二PMI泡沫支撑层、第一周期性频率选择结构、第一PMI泡沫支撑层和连接臂的中心孔与连接臂焊接。
进一步，所述微波陶瓷基体的介电常数为9～45，所述微波陶瓷基体的介电常数的选择根据工作频率凭借技术人员的经验或测试确定。
进一步，所述第一周期性频率选择结构、第二周期性频率选择结构可采用圆环、方环、口形或十字形图案。
进一步，所述辐射螺旋天线臂通过印刷电路或者激光雕刻技术加工而成。
进一步，第一周期性频率选择结构、第二周期性频率选择结构均是在PCB 单面覆铜板上使用工程刻蚀方法加工得到；所述天线巴伦结构是通过在用于支撑的PCB双面覆铜板上使用工程刻蚀方法加工得到，所述PCB双面覆铜板的厚度为0.7mm-1.5mm。
进一步，所述第一天线底板、第二天线底板均为PCB单面覆铜板；所述射频连接件为市售的SMA-JB3射频连接件。
本发明的积极效果：由于采用高介电常数的微波基材板，并且使用末端正弦变体的阿基米德螺旋结合的螺旋天线形式，起到缩减天线口径和高度的作用。另外，在结构中增加了多层周期性频率选择结构，满足了多个设计频点的口径共用，进而满足了多个频段天线的隐蔽式、狭窄空间安装的要求。通过采用以上设计使得天线满足在两个以上工作频段右旋圆极化、全向辐射要求，且各设计频段天线增益均大于3dB，天线3dB波束宽度均大于60°。由于采用了螺旋变体的天线巴伦结构，所设计天线的VSWR可在1～13GHz范围内均小于2。
附图说明
图1是实施例1所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线的结构示意图；
图2是实施例1所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线的爆炸结构示意图；
图3是实施例1所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线的辐射螺旋天线臂的结构示意图；
图4是实施例1所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线的第一周期性频率选择结构的结构示意图；
图5是实施例1所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线的天线巴伦结构的结构示意图；
图6是实施例1所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线的L波段、C波段和 Ku波段的E面方向图；
图7是实施例1所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线的L波段、C波段和 Ku波段的H面方向图；
图中，1.辐射螺旋天线臂，2.微波陶瓷基体，21.连接臂，22.中心孔，31. 第一PMI泡沫支撑层，32.第二PMI泡沫支撑层，33.第三PMI泡沫支撑层， 41.第一周期性频率选择结构，42.第二周期性频率选择结构，5.馈电连接线， 6.天线巴伦结构，61.巴伦指数渐变上带条，62.巴伦指数渐变底板，63.射频连接件，71.第一天线底板，72.第二天线底板。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
为了解决现有技术不能满足平面螺旋天线的小型化、辐射宽频性和紧凑安装的问题，本发明提供一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，通过不断改变天线的螺旋臂的宽度、螺旋圈数、各层结构的厚度、周期性结构的电路尺寸参数以及馈电电路的尺寸等来满足设计的各个频点的技术指标要求。
实施例1
本实施例所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线的设计频率为L波段(中心频率1.45GHz)、C波段(中心频率4.35GHz)和Ku波段(中心频率13GHz)。
本实施例所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，见图1和图2，包括单面覆铜的微波陶瓷基体2，所述微波陶瓷基体2的覆铜层上设置有2条辐射螺旋天线臂1，所述微波陶瓷基体2的覆铜层的中央设置有连接臂21，所述连接臂21的两端分别与2条辐射螺旋天线臂1的内侧端点连接(见图3)，所述微波陶瓷基体2的下方设置有第一PMI泡沫支撑层31，所述第一PMI泡沫支撑层31的下方设置有第一周期性频率选择结构41(见图4)，所述第一周期性频率选择结构 41下方设置有第二PMI泡沫支撑层32，所述第二PMI泡沫支撑层32的下方设置有第二周期性频率选择结构42，第二周期性频率选择结构42的下方设置有第三PMI泡沫支撑层33，所述第三PMI泡沫支撑层33的下方设置有第一天线底板71，所述第一天线底板71下方设置有天线巴伦结构6(见图5)，所述天线巴伦结构6的下方设置有第二天线底板72；所述第一天线底板71、第三PMI泡沫支撑层33、第二周期性频率选择结构42、第二PMI泡沫支撑层32、第一周期性频率选择结构41、第一PMI泡沫支撑层31和微波陶瓷基体2的中央分别设置有中心孔22，所述微波陶瓷基体2的中心孔22位于连接臂21的中部，所述中心孔22中设置有馈电连接线5。将微波陶瓷基体2、第一PMI泡沫支撑层31、第一周期性频率选择结构41、第二PMI泡沫支撑层32、第二周期性频率选择结构 42、第三PMI泡沫支撑层33、第一天线底板71、天线巴伦结构6、第二天线底板72通过热压工艺黏结为一体。
所述辐射螺旋天线臂1为末端正弦变体的阿基米德螺旋形状，所述辐射螺旋天线臂1为由内向外扩径旋转的螺旋臂，2条由内向外扩径旋转的辐射螺旋天线臂1的结构、尺寸、旋转方向和旋转角度均相同，为方便馈电焊接，两条辐射螺旋天线臂1内侧端点的距离为5mm，螺旋的内圈数为2，正弦变体的螺旋圈数为 1.5，旋臂的宽度约为0.75倍最小设计波长。所述微波陶瓷基体2的介电常数为 9，厚度为1mm，长为110mm，宽为110mm，微波陶瓷基体2为陶瓷基板单面覆铜，覆铜厚度为0.035mm。所述辐射螺旋天线臂1通过印刷电路或者激光雕刻技术加工而成。
所述第一周期性频率选择结构41、第二周期性频率选择结构42均选用类“口”字各边伸长的周期性单元，单元中间方形边长约为0.75倍设计波长，单元的边的宽度约为0.2倍设计波长，单元的间距则为1.7倍设计波长。第一周期性频率选择结构41、第二周期性频率选择结构42均是在PCB单面覆铜板上使用工程刻蚀方法加工得到，铜层厚度同样为0.035mm。
所述天线巴伦结构6包括巴伦指数渐变上带条61和巴伦指数渐变底板62，还包括用于支撑巴伦指数渐变上带条61和巴伦指数渐变底板62的PCB双面覆铜板，所述巴伦指数渐变底板62宽端部的宽度为0.08倍最大设计波长，巴伦指数渐变上带条61宽端部的宽度为0.03倍最大设计波长；巴伦指数渐变底板62 和巴伦指数渐变上带条61的馈电端宽度相同，所述巴伦指数渐变底板62和巴伦指数渐变上带条61的馈电端宽度均为0.01倍的最小设计波长，巴伦指数渐变上带条61的长为3mm；所述巴伦指数渐变上带条61的宽端与射频连接件63焊接，所述巴伦指数渐变上带条61的馈电端通过馈电连接线5与连接臂21焊接进行馈电，所述馈电连接线5的一端与巴伦指数渐变上带条61的馈电端连接，馈电连接线5的另一端依次贯穿第一天线底板71、第三PMI泡沫支撑层33、第二周期性频率选择结构42、第二PMI泡沫支撑层32、第一周期性频率选择结构41、第一PMI泡沫支撑层31和连接臂21的中心孔22与连接臂21焊接。所述射频连接件63为市售的SMA-JB3射频连接件。
所述天线巴伦结构6是通过在用于支撑的PCB双面覆铜板上使用工程刻蚀方法加工得到，所述PCB双面覆铜板的厚度为0.7mm-1.5mm。
所述第一天线底板71、第二天线底板72均为PCB单面覆铜板，PCB单面覆铜板的厚度为1mm。
本发明所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线的工作原理：小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线通过辐射螺旋天线臂1进行辐射信号接收，主要辐射区是周长为一个设计频率波长的环形带，与自互补结构类似可实现天线宽频特性。本发明所述天线结构中间层包含周期性频率选择结构层，该类结构层仅对设计频率的电磁波进行反射，而不影响其他频率传播，因而作为反射层设置在结构中距离辐射单元0.2-0.3λ位置可形成频率选择性反射腔。通过设计多层该类结构可以在一副天线中构建多频率反射腔，消除各个频率反射结构之间的相互影响，从而实现各个频率辐射方向图的水平全向特性。
辐射螺旋天线臂1是在单面覆铜的高介电常数微波陶瓷基体2上加工制作。本发明根据设计频率的个数确定周期性频率选择结构的层数，通过优化周期性频率选择结构的尺寸达到周期性频率选择结构仅反射设计频率的作用。本发明所述 PMI泡沫支撑层采用PMI透波泡沫材料，该泡沫具备优良的机械性能、透波性能和加工性能。为保证天线在多个设计频点均具有优异的辐射性能，在距离辐射螺旋约为设计频率的四分之一波长处设置周期性频率选择结构。频率选择性结构与设计的使用频率一一对应。周期性结构单元的尺寸总体与设计频率的相当， PCB板的厚度可在0.7mm～1.5mm之间选取。辐射螺旋天线臂1使用同轴馈电线缆馈电必须增加非平衡—平衡馈电转换的巴伦结构。平面渐变微带结构是常用的超宽频天线馈电巴伦，该结构的高度较大，这导致无论巴伦与天线平行放置馈电还是垂直放置都无法满足天线小型化的要求。因此，提出一种弯曲变体的指数渐变微带线作为巴伦，该巴伦包含巴伦指数渐变上带条61和巴伦指数渐变底板62。
本发明所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线借助微波陶瓷的高介电性实现了天线厚度方向的小型化；并通过改进的变体指数渐变微带馈电方案解决了馈电小型化问题；通过正弦变体的螺旋臂型增加螺旋臂的长度实现了天线口径小型化；通过在天线结构中设计具有频率选择作用的周期性结构，实现天线辐射的宽频特性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作出的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，都应该视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，其特征在于：包括单面覆铜的微波陶瓷基体(2)和天线底板，所述微波陶瓷基体(2)的覆铜层上设置有2条辐射螺旋天线臂(1)，所述微波陶瓷基体(2)的覆铜层的中央设置有连接臂(21)，所述连接臂(21)的两端分别与2条辐射螺旋天线臂(1)的内侧端点连接，在微波陶瓷基体(2)和天线底板之间设置有若干层周期性频率选择结构；所述天线底板的层数为2层，所述2层天线底板之间设置有天线巴伦结构(6)；所述微波陶瓷基体(2)与周期性频率选择结构之间、相邻两层周期性频率选择结构之间、周期性频率选择结构与天线底板之间分别设置有PMI泡沫支撑层；所述微波陶瓷基体(2)、周期性频率选择结构、天线巴伦结构(6)、PMI泡沫支撑层的中央分别设置有中心孔(22)，所述微波陶瓷基体(2)的中心孔(22)位于连接臂(21)的中部，所述中心孔(22)中设置有馈电连接线(5)。
2.根据权利要求1所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，其特征在于：所述周期性选择频率结构层数等于设计频率数目减1，每层周期性频率选择结构与辐射螺旋天线臂(1)的距离为相应设计频率的0.2-0.3倍波长。
3.根据权利要求2所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，其特征在于：包括单面覆铜的微波陶瓷基体(2)，所述微波陶瓷基体(2)的覆铜层上设置有2条辐射螺旋天线臂(1)，所述微波陶瓷基体(2)的覆铜层的中央设置有连接臂(21)，所述连接臂(21)的两端分别与2条辐射螺旋天线臂(1)的内侧端点连接，所述微波陶瓷基体(2)的下方设置有第一PMI泡沫支撑层(31)，所述第一PMI泡沫支撑层(31)的下方设置有第一周期性频率选择结构(41)，所述第一周期性频率选择结构(41)下方设置有第二PMI泡沫支撑层(32)，所述第二PMI泡沫支撑层(32)的下方设置有第二周期性频率选择结构(42)，第二周期性频率选择结构(42)的下方设置有第三PMI泡沫支撑层(33)，所述第三PMI泡沫支撑层(33)的下方设置有第一天线底板(71)，所述第一天线底板(71)下方设置有天线巴伦结构(6)，所述天线巴伦结构(6)的下方设置有第二天线底板(72)；所述第一天线底板(71)、第三PMI泡沫支撑层(33)、第二周期性频率选择结构(42)、第二PMI泡沫支撑层(32)、第一周期性频率选择结构(41)、第一PMI泡沫支撑层(31)和微波陶瓷基体(2)的中央分别设置有中心孔(22)，所述微波陶瓷基体(2)的中心孔(22)位于连接臂(21)的中部，所述中心孔(22)中设置有馈电连接线(5)。
4.根据权利要求3所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，其特征在于：将微波陶瓷基体(2)、第一PMI泡沫支撑层(31)、第一周期性频率选择结构(41)、第二PMI泡沫支撑层(32)、第二周期性频率选择结构(42)、第三PMI泡沫支撑层(33)、第一天线底板(71)、天线巴伦结构(6)、第二天线底板(72)通过热压工艺黏结为一体。
5.根据权利要求1或3所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，其特征在于：所述辐射螺旋天线臂(1)为末端正弦变体的阿基米德螺旋形状，所述辐射螺旋天线臂(1)为由内向外扩径旋转的螺旋臂，2条由内向外扩径旋转的辐射螺旋天线臂(1)的结构、尺寸、旋转方向和旋转角度均相同，两条辐射螺旋天线臂(1)内侧端点的距离为4-6mm，所述辐射螺旋天线臂(1)的线宽和圈数根据如下极坐标方程式确定：
其中，坐标原点为辐射螺旋天线臂(1)平面的中心，为极角，r1和r2表示两个辐射螺旋天线臂(1)的极半径，辐射螺旋天线臂(1)的最外圈环带周长为0.9-1.1倍最大设计波长，r0表示辐射螺旋天线臂(1)内侧端点偏离坐标中心的距离，r0取值为2-3mm，a表示螺旋增长率，a取值为a决定了辐射螺旋天线臂(1)的间距与线宽。
6.根据权利要求3所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，其特征在于：所述天线巴伦结构(6)包括巴伦指数渐变上带条(61)和巴伦指数渐变底板(62)，还包括用于支撑巴伦指数渐变上带条(61)和巴伦指数渐变底板(62)的PCB双面覆铜板，所述巴伦指数渐变底板(62)宽端部的宽度为0.07-0.09倍最大设计波长，巴伦指数渐变上带条(61)宽端部的宽度为0.02-0.04倍最大设计波长；巴伦指数渐变底板(62)和巴伦指数渐变上带条(61)的馈电端宽度相同，所述巴伦指数渐变底板(62)和巴伦指数渐变上带条(61)的馈电端宽度均为0.01倍的最小设计波长，所述巴伦指数渐变上带条(61)的宽端与射频连接件(63)焊接，所述巴伦指数渐变上带条(61)的馈电端通过馈电连接线(5)与连接臂(21)焊接进行馈电，所述馈电连接线(5)的一端与巴伦指数渐变上带条(61)的馈电端连接，馈电连接线(5)的另一端依次贯穿第一天线底板(71)、第三PMI泡沫支撑层(33)、第二周期性频率选择结构(42)、第二PMI泡沫支撑层(32)、第一周期性频率选择结构(41)、第一PMI泡沫支撑层(31)和连接臂(21)的中心孔(22)与连接臂(21)焊接。
7.根据权利要求1或3所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，其特征在于：所述微波陶瓷基体(2)的介电常数为9～45；所述辐射螺旋天线臂(1)通过印刷电路或者激光雕刻技术加工而成。
8.根据权利要求3所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，其特征在于：所述第一周期性频率选择结构(41)、第二周期性频率选择结构(42)可采用圆环、方环、口形或十字形图案。
9.根据权利要求3所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，其特征在于：第一周期性频率选择结构(41)、第二周期性频率选择结构(42)均是在PCB单面覆铜板上使用工程刻蚀方法加工得到；所述天线巴伦结构(6)是通过在用于支撑的PCB双面覆铜板上使用工程刻蚀方法加工得到，所述PCB双面覆铜板的厚度为0.7mm-1.5mm。
10.根据权利要求6所述小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线，其特征在于：所述第一天线底板(71)、第二天线底板(72)均为PCB单面覆铜板；所述射频连接件(63)为市售的SMA-JB3射频连接件。
CN201811390187.5A 2018-11-21 2018-11-21 一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线 Pending CN109378588A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811390187.5A CN109378588A (zh) 2018-11-21 2018-11-21 一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811390187.5A CN109378588A (zh) 2018-11-21 2018-11-21 一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109378588A true CN109378588A (zh) 2019-02-22

Family

ID=65376967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811390187.5A Pending CN109378588A (zh) 2018-11-21 2018-11-21 一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109378588A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113991290A (zh) * 2021-10-21 2022-01-28 广东电网有限责任公司 一种天线结构
CN114400128A (zh) * 2021-12-27 2022-04-26 北京遥感设备研究所 一种平面螺旋电感

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10034547A1 (de) * 2000-07-14 2002-01-24 Univ Karlsruhe Breitbandantenne
CN101383446A (zh) * 2008-10-21 2009-03-11 厦门大学 三频光子带隙介电常数渐变陶瓷阿基米德螺旋天线
CN103531898A (zh) * 2013-10-15 2014-01-22 西安电子科技大学 基于超材料的射频识别分形天线
CN103715515A (zh) * 2013-10-30 2014-04-09 中国航天科技集团公司燎原无线电厂 波纹调制超宽带平面螺旋天线
CN103956581A (zh) * 2014-04-28 2014-07-30 中国人民解放军空军工程大学 一种阿基米德螺旋天线的制作方法
JP2014171095A (ja) * 2013-03-04 2014-09-18 Denki Kogyo Co Ltd アンテナ装置
CN106816691A (zh) * 2016-12-26 2017-06-09 上海交通大学 Uhf频段的小型化低剖面宽带圆极化复合水介质天线
CN107275775A (zh) * 2017-06-23 2017-10-20 西安电子科技大学 超宽带阵列天线
CN108173005A (zh) * 2017-11-21 2018-06-15 宁波大学 一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线
CN208889853U (zh) * 2018-11-21 2019-05-21 常熟正昊电子科技有限公司 一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10034547A1 (de) * 2000-07-14 2002-01-24 Univ Karlsruhe Breitbandantenne
CN101383446A (zh) * 2008-10-21 2009-03-11 厦门大学 三频光子带隙介电常数渐变陶瓷阿基米德螺旋天线
JP2014171095A (ja) * 2013-03-04 2014-09-18 Denki Kogyo Co Ltd アンテナ装置
CN103531898A (zh) * 2013-10-15 2014-01-22 西安电子科技大学 基于超材料的射频识别分形天线
CN103715515A (zh) * 2013-10-30 2014-04-09 中国航天科技集团公司燎原无线电厂 波纹调制超宽带平面螺旋天线
CN103956581A (zh) * 2014-04-28 2014-07-30 中国人民解放军空军工程大学 一种阿基米德螺旋天线的制作方法
CN106816691A (zh) * 2016-12-26 2017-06-09 上海交通大学 Uhf频段的小型化低剖面宽带圆极化复合水介质天线
CN107275775A (zh) * 2017-06-23 2017-10-20 西安电子科技大学 超宽带阵列天线
CN108173005A (zh) * 2017-11-21 2018-06-15 宁波大学 一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线
CN208889853U (zh) * 2018-11-21 2019-05-21 常熟正昊电子科技有限公司 一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
宋朝晖;李红梅;杨汉瑛;邱景辉;: "曲折臂形式的阿基米德螺旋天线小型化研究", 微波学报, no. 02, 15 April 2009 (2009-04-15) *
宋朝晖;李红梅;邱景辉;: "一种小型化宽带螺旋天线的数值分析与实验", 电波科学学报, no. 01, 15 February 2009 (2009-02-15), pages 174 - 178 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113991290A (zh) * 2021-10-21 2022-01-28 广东电网有限责任公司 一种天线结构
CN113991290B (zh) * 2021-10-21 2023-06-27 广东电网有限责任公司 一种天线结构
CN114400128A (zh) * 2021-12-27 2022-04-26 北京遥感设备研究所 一种平面螺旋电感

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105720361B (zh) 一种基于人工磁导体结构的宽带低剖面双极化全向天线
US10396460B2 (en) Multiband antenna and wireless communication device
CN1941502B (zh) S波段含有开口谐振环的微带天线及其阵列
WO2021179627A1 (zh) 一种基于超表面的双线极化双波束基站天线
US20100090903A1 (en) Omni-directional planar antenna
JP4128686B2 (ja) 平面アンテナ
CN107196044B (zh) 一种宽带多重极化可重构全向天线
KR20060066717A (ko) 주파수-독립 방사 특성들을 가진 광대역 다중-쌍극자안테나
JP7140825B2 (ja) アンテナユニット、アンテナユニット付き窓ガラス及び整合体
Row et al. Pattern-reconfigurable array based on a circularly polarized antenna with broadband operation and high front-to-back ratio
US10141646B2 (en) Array antenna device
WO2016127893A1 (zh) 辐射单元及双极化天线
CN208889853U (zh) 一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线
CN109378588A (zh) 一种小型化陶瓷基宽频平面螺旋天线
Cui et al. High gain conical beam antenna array exploiting grating lobes
Zhang et al. Low-profile and shared aperture dual-polarized omnidirectional antenna by reusing structure of annular quasi-dipole array
JPH11330833A (ja) アンテナ
CN100570953C (zh) 双极化双波段辐射装置
JP2007116519A (ja) ループアンテナ
CN114069239B (zh) 一种宽频带稳定宽波束腔振子天线
CN112768906B (zh) 带左手调控结构的s型旋转单元结构平面反射阵列天线
CN105244607B (zh) 一种螺旋加载高增益全向单极子天线
Hong et al. A High-Performance Radome for Millimeter Wave Antenna Applications
CN207967297U (zh) 一种由多个pifa天线组成的圆极化天线
Gu et al. Preliminary design of helix-loaded, high gain planar endfire circularly polarized antenna

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination