CN109687102B - 小型化四臂螺旋天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型化四臂螺旋天线，包括：四条旋臂、四个调谐支节、外导体、内导体、金属搭片、顶端介质套、底端介质套和地板；其中，每个旋臂的一端与外导体的顶端相连接，每个旋臂的另一端与外导体的底端相连接；每个调谐支节与相对应的旋臂相连接；所述内导体设置于所述外导体内部，并且所述内导体和所述外导体同轴，所述顶端介质套和所述底端介质套均设置于所述内导体和所述外导体之间；所述外导体的底端与所述地板相连接；所述内导体的顶端和所述外导体的顶端通过金属搭片相连接。本发明在继承原有四臂螺旋天线波束宽，结构稳定的优点的基础上，缩小了天线尺寸，更适应未来小卫星测控系统的发展。

Description

小型化四臂螺旋天线

技术领域

本发明属于小卫星中继测控子系统技术领域，尤其涉及一种小型化四臂螺旋天线。

背景技术

航天市场的需求刺激着微小卫星技术的发展，现代小卫星已经在通讯、遥感、电子、侦查等领域获得了广泛的应用。微小卫星较大卫星体积小、重量轻，因此所载天线也需向小型化、轻量化发展。现有螺旋天线的高度较高，所占空间较大。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种小型化四臂螺旋天线，在继承原有四臂螺旋天线波束宽，结构稳定的优点的基础上，缩小了天线尺寸，更适应未来小卫星测控系统的发展。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种小型化四臂螺旋天线，包括：四条旋臂、四个调谐支节、外导体、内导体、金属搭片、顶端介质套、底端介质套和地板；其中，每个旋臂的一端与外导体的顶端相连接，每个旋臂的另一端与外导体的底端相连接；每个调谐支节与相对应的旋臂相连接；所述内导体设置于所述外导体内部，并且所述内导体和所述外导体同轴，所述顶端介质套和所述底端介质套均设置于所述内导体和所述外导体之间，其中，所述顶端介质套位于所述外导体的顶端，所述底端介质套位于所述外导体的底端；所述外导体的底端与所述地板相连接；所述内导体的顶端和所述外导体的顶端通过金属搭片相连接。

上述小型化四臂螺旋天线中，四条旋臂沿所述外导体的周向均匀分布。

上述小型化四臂螺旋天线中，每个调谐支节设置于相对应的旋臂的中心位置。

上述小型化四臂螺旋天线中，每个调谐支节与所述外导体相垂直。

上述小型化四臂螺旋天线中，每个调谐支节的节圆与相对应的旋臂的节圆相等。

上述小型化四臂螺旋天线中，每个调谐支节与所述地板相平行。

上述小型化四臂螺旋天线中，四条旋臂的螺距一致，并且节圆尺寸相等。

上述小型化四臂螺旋天线中，每个调谐支节为金属圆弧。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明通过增加调谐支节，在保证增益及波束宽度的情况下，可以降低天线的高度，实现天线的小型化，非常适合小卫星等对天线尺寸高度有要求的工作环境。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例提供的小型化四臂螺旋天线示意图；

图2是本发明实施例提供的小型化四臂螺旋天线俯视图；

图3是本发明实施例提供的小型化四臂螺旋天线剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明实施例提供的小型化四臂螺旋天线示意图；图2是本发明实施例提供的小型化四臂螺旋天线俯视图；图3是本发明实施例提供的小型化四臂螺旋天线剖视图。

如图1、图2和图3所示，该小型化四臂螺旋天线由旋臂1、调谐支节2、外导体3、内导体4、金属搭片5、顶端介质套6、底端介质套7和地板8构成。

每个旋臂1的一端与外导体3的顶端相连接，每个旋臂1的另一端与外导体3的底端相连接；四条旋臂1沿外导体3的周向均匀分布。

每个调谐支节2与相对应的旋臂1相连接；每个调谐支节2设置于相对应的旋臂1的中心位置，每个调谐支节2与外导体3相垂直。每个调谐支节2的节圆与相对应的旋臂1的节圆相等。每个调谐支节2与地板8相平行。

内导体4设置于外导体3内部，并且内导体4和外导体3同轴，顶端介质套6和底端介质套7均设置于内导体4和所述外导体3之间，其中，顶端介质套6位于外导体3的顶端，底端介质套7位于外导体3的底端；

外导体3的底端与地板8相连接；内导体4的顶端和外导体3的顶端通过金属搭片5相连接。

四条旋臂1的螺距相同，节圆可完全相同，也可两两不同；四条旋臂焊接到外导体3的上端，外导体3上部对称开缝；四条旋臂1上分别焊接一段调谐支节2，通过控制调谐支节的长度，可以控制天线的工作频率，从而缩小某一给定工作频段的天线的体积。天线的内导体4和外导体3之间通过顶端介质套7、底端介质套8固定隔开。内导体4和外导体3之间通过金属搭片5进行连接。

四臂螺旋天线的工作频率与螺旋线的螺距紧密相关。常规的四臂螺旋天线的电长度只由螺旋线的螺距来控制，而本实施例中的小型化四臂螺旋天线的电长度由螺旋线的螺距和调谐支节的长度一起决定。在不改变螺距的前提下，可以通过增加调谐支节的长度来提升信号通过的电长度，从而使工作频率向低频偏移；反之，当工作频率不变的情况下，即信号通过的电长度不变的情况下，增加了调谐支节的长度，将势必缩小螺旋线的螺距，从而降低了四臂螺旋天线的总高度。

金属旋臂1共四条，其螺距相同，节圆可完全相同，也可两两相同。其螺旋线方程见公式(1)。调谐支节2可直接焊接在每条螺旋线的中点上，四条调谐支节经过的弧度一致，节圆与所属螺旋线相同，其设计原理在于利用增加调谐支节或调谐支节的长度，可以增加电信号所通过的电长度，从而在螺旋线螺距不变的情况下，降低天线的谐振频率。也就是说，在螺旋天线总高度及最大直径不变的情况下，增加调谐支节可使天线工作频率降低；反之，在天线频率给定的情况下，通过增加调谐支节及其长度可使天线总高度降低。金属旋臂1与天线外导体3在外导体3的上端和下端分别焊接。外导体3直接安装于地板8上。

其中，变量t的变化区间是0～π，单位是弧度；A是螺旋线节圆，B是螺距。

以某工作在UHF频段的天线为例，当采用现有普通四臂螺旋天线形式时，其螺旋线高度约为174mm，而通过在四条旋臂上分别增加一段50°圆弧的调谐支节，螺旋线高度缩短为162mm，高度减小7％；当调谐支节延长为85°的圆弧时，螺旋线高度缩短为138mm，高度减小了20％。

本实施例通过增加调谐支节，在保证增益及波束宽度的情况下，可以降低天线的高度，实现天线的小型化，非常适合小卫星等对天线尺寸高度有要求的工作环境。

以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种小型化四臂螺旋天线，其特征在于包括：四条旋臂(1)、四个调谐支节(2)、外导体(3)、内导体(4)、金属搭片(5)、顶端介质套(6)、底端介质套(7)和地板(8)；其中，

每个旋臂(1)的一端与外导体(3)的顶端相连接，每个旋臂(1)的另一端与外导体(3)的底端相连接；

每个调谐支节(2)与相对应的旋臂(1)相连接；

所述内导体(4)设置于所述外导体(3)内部，并且所述内导体(4)和所述外导体(3)同轴，所述顶端介质套(6)和所述底端介质套(7)均设置于所述内导体(4)和所述外导体(3)之间，其中，所述顶端介质套(6)位于所述外导体(3)的顶端，所述底端介质套(7)位于所述外导体(3)的底端；

所述外导体(3)的底端与所述地板(8)相连接；

所述内导体(4)的顶端和所述外导体(3)的顶端通过金属搭片(5)相连接；

每个调谐支节(2)为金属圆弧；

四条旋臂(1)沿所述外导体(3)的周向均匀分布；

每个调谐支节(2)设置于相对应的旋臂(1)的中心位置；

每个调谐支节(2)与所述外导体(3)相垂直；

每个调谐支节(2)的节圆与相对应的旋臂(1)的节圆相等；

每个调谐支节(2)与所述地板(8)相平行；

四条旋臂(1)的螺距一致，并且节圆尺寸相等；

旋臂(1)共四条，其螺距相同，节圆完全相同，其螺旋线方程见公式(1)；调谐支节(2)直接焊接在每条螺旋线的中点上，四条调谐支节经过的弧度一致，节圆与所属螺旋线相同，其设计原理在于利用增加调谐支节或调谐支节的长度，以增加电信号所通过的电长度，从而在螺旋线螺距不变的情况下，降低天线的谐振频率；

其中，变量t的变化区间是0～π，单位是弧度；A是螺旋线节圆，B是螺距。

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