CN114284699A - 宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线，包括独立的下螺旋体、上螺旋体以及寄生阵子；所述上螺旋体包括第二介质片、印刷在第二介质片上的第二螺旋臂、印刷在第二介质片上的第二短路连接臂以及支撑第二介质片的第二机械结构；所述下螺旋体包括第一介质片、印刷在第一介质片上的第一螺旋臂、支撑第一介质片的第一机械结构以及设置在底部地板上的馈电探针。所述底部地板上设置四个探针馈电，通过底部四个探针馈电进行馈电，赋以四个等幅、相位依次相差90°的信号来实现天线的圆极化特性。本发明实现了单一结构覆盖全球导航频段和方向图波束的展宽，提高了低仰角处的增益，增强抗干扰能力，且作为单一频段天线使用时有小型化特性。

Description

宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体为一种宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线。

背景技术

卫星导航系统最早是由美国于20世纪七十年代建立，应用于军事对抗领域，发展至今，已在交通物流、农林生产、航空航天等领域占据重要的地位。GPS、GLONESS、GALILEO、BDS四大卫星导航系统不断发展成熟，但因为空间信道多径信号干扰、各种射频器件的电磁干扰等外部影响，单个导航系统的使用不可避免地会存在一定误差，所以容错性高的多模式兼容设计势在必行。而多模设计比较常见的有多频、宽频以及频率可重构设计三种形式。

当天线应用于船载、舰载等环境时，载体的摇晃偏移不可避免。为了一定程度上保证良好的搜星定位能力，增强抗干扰能力，对导航天线的低仰角增益、波束宽度提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种覆盖L波段的宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线，展宽天线方向图波束宽度，提高低仰角增益，获得优秀的轴比和圆极化带宽。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线，包括独立的下螺旋体、上螺旋体以及寄生阵子；

所述上螺旋体包括第二介质片、印刷在第二介质片上的第二螺旋臂、印刷在第二介质片上的第二短路连接臂以及支撑第二介质片的第二机械结构；

所述下螺旋体包括第一介质片、印刷在第一介质片上的第一螺旋臂、支撑第一介质片的第一机械结构以及设置在底部地板上的馈电探针。

进一步地，所述底部地板上设置四个探针馈电，通过底部四个探针馈电进行馈电，赋以四个等幅、相位依次相差90°的信号来实现天线的圆极化特性。

进一步地，将印刷四臂螺旋天线的介质片和印刷在介质片上的螺旋臂等分为上下螺旋体两部分，通过机械结构进行支撑和控制，调整上下螺旋体的相对位置，实现天线工作频段的调整。

进一步地，所述寄生阵子设置在延长的上支撑机械结构上，位于天线正上方耦合馈电。

进一步地，所述寄生阵子的臂达到半波长，采用折叠形式进行尺寸优化。

进一步地，所述寄生阵子包括一截可收缩的延长臂，用于波束微调。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)实现了通过频率可重构结构覆盖所有导航频段，同时利用寄生阵子改变天线的场分布，展宽天线方向图波束宽度，提高低仰角增益；(2)采用四馈方式实现圆极化，可获得优秀的轴比和圆极化带宽。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1为本发明宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线的原理框图。

图2为本发明宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线的结构示意图。

具体实施方式

本发明一种宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线，包括独立的下螺旋体、上螺旋体以及寄生阵子10；

所述上螺旋体包括第二介质片2、印刷在第二介质片2上的第二螺旋臂4、印刷在第二介质片2上的第二短路连接臂9以及支撑第二介质片2的第二机械结构6；

所述下螺旋体包括第一介质片1、印刷在第一介质片1上的第一螺旋臂3、支撑第一介质片1的第一机械结构5以及设置在底部地板上的馈电探针7。

作为一种具体实施例，所述底部地板上设置四个探针馈电7，通过底部四个探针馈电7进行馈电，赋以四个等幅、相位依次相差90°的信号来实现天线的圆极化特性。

作为一种具体实施例，将印刷四臂螺旋天线的介质片和印刷在介质片上的螺旋臂等分为上下螺旋体两部分，通过机械结构进行支撑和控制，调整上下螺旋体的相对位置，实现天线工作频段的调整。

作为一种具体实施例，所述寄生阵子10设置在延长的上支撑机械结构6上，位于天线正上方耦合馈电。

作为一种具体实施例，所述寄生阵子10的臂达到半波长，采用折叠形式进行尺寸优化。

作为一种具体实施例，所述寄生阵子10包括一截可收缩的延长臂11，用于波束微调。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例

如图1所示，一种覆盖L波段的宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线，包括独立的下螺旋体、上螺旋体以及寄生阵子10，天线采用分离式结构，下螺旋体探针馈电，上螺旋体耦合馈电，通过调整两部分的相对位置实现频段的转移。

如图2所示，所述导航天线的圆极化通过四个馈电探针7对下螺旋结构直接馈电，上螺旋结构和寄生阵子10通过耦合馈电。

所述上螺旋体包括第二介质片2、印刷在第二介质片2上的第二螺旋臂4、印刷在第二介质片2上的第二短路连接臂9以及支撑第二介质片2的第二机械结构6；

所述下螺旋体包括第一介质片1、印刷在第一介质片1上的第一螺旋臂3、支撑第一介质片1的第一机械结构5以及设置在底部地板上的馈电探针7。

本实施例中，四个馈电探针7分别馈以等幅、相位依次相差90°的信号。

本实施例中，将螺旋臂印制在平铺的介质片上，通过支撑结构将介质片固定，实现机械控制，获取更加稳定、精度更高的结构。

本实施例中，上螺旋臂与下螺旋臂构成天线的主体辐射结构。当四臂螺旋天线处于谐振状态时，螺旋臂上的电流分布可以近似地看作是正弦分布，螺旋臂的中点位置存在电流零点。因此，在螺旋臂的中间位置就能够引入一个缝隙，而不会大程度地改变结构上的电流分布。通过调整本结构两个辐射螺旋臂的耦合部分大小，即图1中DeltaH、DeltaA，实现有效辐射长度的变化，改变频段。

本实施例中，采用寄生阵子10实现天线方向图半功率波束宽度的展宽，利用最大辐射方向在横向的交叉阵子改变印刷四臂螺旋天线的场分布，展宽波束，提高低仰角增益。

本实施例中，所述寄生阵子10采用折叠结构，起缩减尺寸的作用，避免对天线尺寸产生较大影响。所述寄生阵子10末端加载可收缩的延长臂11，频段改变时，可利用延长臂11对波束宽度进行微调。

综上所述，本发明宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线，实现了单一结构覆盖全球导航频段和方向图波束的展宽，提高了低仰角处的增益，增强抗干扰能力，且作为单一频段天线使用时有小型化特性。

Claims (6)

1.一种宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线，其特征在于，包括独立的下螺旋体、上螺旋体以及寄生阵子(10)；

所述上螺旋体包括第二介质片(2)、印刷在第二介质片(2)上的第二螺旋臂(4)、印刷在第二介质片(2)上的第二短路连接臂(9)以及支撑第二介质片(2)的第二机械结构(6)；

所述下螺旋体包括第一介质片(1)、印刷在第一介质片(1)上的第一螺旋臂(3)、支撑第一介质片(1)的第一机械结构(5)以及设置在底部地板上的馈电探针(7)。

2.根据权利要求1所述的宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线，其特征在于，所述底部地板上设置四个探针馈电(7)，通过底部四个探针馈电(7)进行馈电，赋以四个等幅、相位依次相差90°的信号来实现天线的圆极化特性。

3.根据权利要求1所述的宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线，其特征在于，将印刷四臂螺旋天线的介质片和印刷在介质片上的螺旋臂等分为上下螺旋体两部分，通过机械结构进行支撑和控制，调整上下螺旋体的相对位置，实现天线工作频段的调整。

4.根据权利要求1所述的宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线，其特征在于，所述寄生阵子(10)设置在延长的上支撑机械结构(6)上，位于天线正上方耦合馈电。

5.根据权利要求1所述的宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线，其特征在于，所述寄生阵子(10)的臂达到半波长，采用折叠形式进行尺寸优化。

6.根据权利要求1所述的宽波束频率可重构印刷四臂螺旋导航天线，其特征在于，所述寄生阵子(10)包括一截可收缩的延长臂(11)，用于波束微调。

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