CN205488569U - 螺旋缝隙圆极化喇叭天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了螺旋缝隙圆极化喇叭天线，涉及通信、测控领域中圆极化天线装置。它包括从上到下依次设置的矩形辐射喇叭、介质板和矩形腔体，矩形腔体设有隔离墙。介质板的上敷铜层有腐蚀形成180°旋转对称结构的螺旋缝隙，下敷铜层设置有微带馈线；螺旋缝隙包括两个螺旋缝隙单元和过渡段，两个螺旋缝隙单元通过过渡段相连接；隔离墙将矩形腔体分割成两个相同的腔体。本实用新型根据通信、测控对极化纯度、安装空间要求设计了具有驻波带宽宽、轴比带宽宽的微带天线结构；本实用新型还具有轮廓低、尺寸小、易集成等特点，特别适用于通信、测控系统中飞行器载体高性能低轮廓圆极化天线的制造。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信、测控领域中的一种螺旋缝隙圆极化喇叭天线，本实用新型较适合应用于要求圆极化辐射天线的通信、测控系统中。
背景技术
目前在通信、测控系统中可以形成圆极化的微带天线主要有以下几种结构形式，在性能上虽各有特点，但均存在某种不足。
1、切角圆极化微带天线：该形式天线结构简单，轮廓低，但天线轴比、驻波带宽小于2％。
2、外接圆极化电桥的圆极化微带天线形式，该形式的微带天线轴比、驻波带宽较宽通常其小于3dB轴比带宽大于15％，小于2的驻波带宽大于20％，但外接圆极化电桥占用空间较大、馈线冗长、差损较大，不利于天线、网络一体化设计。
3、缝隙耦合圆极化微带天线，该形式的圆极化微带天线与传统的圆极化微带天线比较，具有阻抗、轴比带宽宽的特点，但由于缝隙结构的不对称性，往往需要加载隔离电阻实现较宽的轴比带宽，这样产生了两个问题：一方面，隔离电阻需要人工焊接，当阵列规模较大时，需要巨大的工作量，又很难保证单元焊接的一致性；另一方面，隔离电阻会产生一定的差损，导致辐射增益不同程度的下降。
发明内容
本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种螺旋缝隙圆极化喇叭天线，本实用新型的特点是，阻抗、轴比带宽宽，辐射效率高，结构紧凑等特点。
本实用新型是这样实现的：螺旋缝隙圆极化喇叭天线，包括从上到下依次设置的矩形辐射喇叭1、介质板2和矩形腔体3，矩形辐射喇叭1的下喇叭口与介质板2的上敷铜层重合；介质板2与矩形腔体3形成封闭腔体；其特征在于：所述的介质板2的上敷铜层腐蚀形成180°旋转对称结构的螺旋缝隙6，下敷铜层设置有微带馈线5；螺旋缝隙6包括两个螺旋缝隙单元和过渡段，将其中一个螺旋缝隙单元绕自身几何中心旋转180°后平移过渡段的长度得到另一个螺旋缝隙单元，两个螺旋缝隙单元通过过渡段相连接；螺旋缝隙6的过渡段在下敷铜层的投影与微带馈线5相垂直；所述的矩形腔体3设有隔离墙4，隔离墙4将矩形腔体3分割成两个相同的腔体，隔离墙4的方向设置与微带馈线5相同。
其中，所述的微带馈线5的终端采用扇形开路结构。
其中，所述的螺旋缝隙单元的螺旋曲线为标准平面螺旋天线曲线。
本发明与背景技术比较有如下优点：
1、本实用新型的螺旋缝隙圆极化喇叭天线由矩形辐射喇叭1、介质板2、矩形腔体3和隔离墙4组成，能在宽频带内产生高质量的圆极化定向波束，其小于3dB轴比带宽大于22％，小于1.5的驻波带宽大于20％。
2、本实用新型整个天线结构简单、紧凑，与其他圆极化微带天线比较无需外接圆极化馈电网络，单点馈电可形成较好的圆极化辐射效果，同时该设计实现了天线与网络一体化设计，实现高增益设计，适用于要求圆极化天线的通信系统中。
附图说明
图1是本发明三维结构示意图。
图2是螺旋缝隙馈电网络示意图。
具体实施方式
参照图1、图2，本实用新型包括从上到下依次设置的矩形辐射喇叭1、介质板2和矩形腔体3，矩形腔体3设有隔离墙4，图1是本实用新型三维结构示意图，给出了各部件间的相对位置关系，图2是本螺旋缝隙馈电网络示意图。
介质板2的上敷铜层设置有180°旋转对称结构的螺旋缝隙6，采用印制板敷刻工艺来实现，它的作用是辐射或接收圆极化电磁信号，完成电磁信号转换，实施例采用印制板敷铜结构；下敷铜层设置有微带馈线5，起到对螺旋缝隙6馈电的作用。此设计是考虑矩形腔体3与介质板2的上敷铜层形成的封闭腔体，保证了馈线传输信号良好的电磁屏蔽，避免了因馈线的寄生辐射导致的能量损耗。
螺旋缝隙6由一对螺旋缝隙单元和过渡段组成，该螺旋缝隙成180°旋转对称结构，将其中一个螺旋缝隙单元绕自身几何中心旋转180°后平移过渡段的长度得到另一个螺旋缝隙单元，两个螺旋缝隙单元通过过渡段相连接；其中，螺旋缝隙单元为标准平面螺旋天线曲线。此设计的考虑可采用微带馈电缝隙从而实现对两个螺旋缝隙的馈电。微带馈线5的终端采用扇形开路结构。
隔离墙4位于矩形腔体3的中心位置，与微带馈线5的设置方向相同，隔离墙4将矩形腔体3分割成两个相同的腔体。它的作用主要有两个方面：1)它可以减小两个螺旋缝隙间的耦合，从而改善了两单元各自的辐射特性；2)隔离墙可以改善天线的圆极化特性。
该天线各部件采用介质螺钉进行固定。
本实用新型工作原理如下：当发射信号时，发射机将发射信号输入到微带馈线5，在一对螺旋缝隙6上激励起旋转场，并以圆极化电磁波的形式辐射到自由空间。天线的接收和发射为互易过程，信号由一对螺旋缝隙6接收到圆极化信号，并通过微带线5耦合到缝隙上的信号，最终由同轴电缆输出到外接接收机。
Claims (3)
1.螺旋缝隙圆极化喇叭天线，包括从上到下依次设置的矩形辐射喇叭(1)、介质板(2)和矩形腔体(3)，矩形辐射喇叭(1)的下喇叭口与介质板(2)的上敷铜层重合；介质板(2)与矩形腔体(3)形成封闭腔体；其特征在于：所述的介质板(2)的上敷铜层腐蚀形成180°旋转对称结构的螺旋缝隙(6)，下敷铜层设置有微带馈线(5)；螺旋缝隙(6)包括两个螺旋缝隙单元和过渡段，将其中一个螺旋缝隙单元绕自身几何中心旋转180°后平移过渡段的长度得到另一个螺旋缝隙单元，两个螺旋缝隙单元通过过渡段相连接；螺旋缝隙(6)的过渡段在下敷铜层的投影与微带馈线(5)相垂直；所述的矩形腔体(3)设有隔离墙(4)，隔离墙(4)将矩形腔体(3)分割成两个相同的腔体，隔离墙(4)的方向设置与微带馈线(5)相同。
2.根据权利要求1所述的螺旋缝隙圆极化喇叭天线，其特征在于：所述的微带馈线(5)的终端采用扇形开路结构。
3.根据权利要求1或2所述的螺旋缝隙圆极化喇叭天线，其特征在于：所述的螺旋缝隙单元的螺旋曲线为标准平面螺旋天线曲线。
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