CN218182469U - 一种宽波束小型化圆极化天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种宽波束小型化圆极化天线，包括四个振子臂，圆形金属桶，圆形金属介质板，威尔金森馈电网络，其中圆形金属介质板将圆形金属桶分为正向圆形金属桶和背向圆形金属桶，威尔金森馈电网络蚀刻在高频介质板上与圆形金属介质板叠放在一起，振子臂与威尔金森馈电网络连接。本实用新型采用金属钣金工艺加工振子臂，降低生产成本，实现了低成本化，依托于成熟的钣金工艺，大大提到了生产效率；平面螺旋天线在高度上改善了传统四臂螺旋天线剖面高的缺点；该天线具有频带宽、结构简单、增益高、带内增益稳定等优点，适合用于电子对抗、射频识别、卫星导航和遥感监测等无线通信领域。

Description

一种宽波束小型化圆极化天线

技术领域

本实用新型涉及通信天线技术领域，尤其是涉及应用于卫星通信的一种宽波束小型化圆极化天线。

背景技术

随着信息时代的高速发展，卫星导航、定位和通信系统在军事和民用领域得到了越来越广泛的应用，并起到了越来越重要的作用，卫通天线通常安装在舰船，车辆，飞行器上以实现通信服务，传统的卫通天线体积大，制备材料需要进口，故价格昂贵。且人们对覆盖范围和定位精度提出了越来越高的要求，无线通信系统对天线辐射的稳定性要求越来越高，为了快速、方便地捕捉到微弱的卫星信号，一般要求天线具有很宽的波瓣宽度，并能保持一定的高增益。但目前传统的卫通终端天线以常见的立体四臂螺旋天线为主，加馈电网络可以实现较好的圆极化性能以及稳定的辐射瓣宽。但四臂螺旋天线存在尺寸较大，重量较重，价格较贵等一系列缺点，从而限制了其应用范围；相较于线极化，圆极化能更好地接收信号，抵抗干扰。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供结构设计新颖的一种宽波束小型化圆极化天线。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种宽波束小型化圆极化天线，包括四个振子臂，圆形金属桶，圆形金属介质板，威尔金森馈电网络，其中圆形金属介质板将圆形金属桶分为正向圆形金属桶和背向圆形金属桶，威尔金森馈电网络蚀刻在高频介质板上与圆形金属介质板叠放在一起，振子臂与威尔金森馈电网络连接。

上述技术方案中，所述振子臂的根部设置短路探针。

上述技术方案中，所述振子臂为圆弧形。

上述技术方案中，所述圆形金属桶下部设置底座。

上述技术方案中，所述底座包括空心底座、实心底座。

上述技术方案中，所述振子臂为平面螺旋状钣金振子，四组振子臂组合成一个完整的平面螺旋天线。

上述技术方案中，所述振子臂的尺寸为四分之一波长。

上述技术方案中，所述背向圆形金属桶直径42-48mm，高度5-15mm。

上述技术方案中，还包括天线罩，天线罩罩设在圆形金属桶外部。

本实用新型采用金属钣金工艺加工振子臂，降低生产成本，摆脱传统四臂螺旋天线对高性能电路板的需求，实现了低成本化，依托于成熟的钣金工艺，大大提到了生产效率；将传统的立体四臂螺旋天线改为平面螺旋，在高度上改善了传统四臂螺旋天线剖面高的缺点；圆形金属桶调整了瓣宽大小，实现了瓣宽可控的目的，改变了常规平面螺旋天线瓣宽偏窄，覆盖偏小的问题，该天线具有频带宽、结构简单、增益高、带内增益稳定等优点，适合用于电子对抗、射频识别、卫星导航和遥感监测等无线通信领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为振子臂结构示意图。

图3为圆形金属介质板示意图。

图4为实施例1圆形金属桶示意图。

图5位威尔金森馈电网络示意图。

图6为实施例驻波比实验数据图。

图7为实施例轴比实验数据图。

图8为实施例瓣宽实验数据图。

图9为圆锥形底座圆形金属桶图。

图10为喇叭形底座圆形金属桶示意图。

图11为背向圆形金属桶高度相同，直径不同时天线波瓣的数据图。

图12为背向圆形金属桶直径相同，高度不同时天线波瓣的数据图。

图13为圆锥形底座天线波瓣的数据图。

图14为喇叭形底座天线波瓣的数据图。

其中：振子臂1，圆形金属介质板2，圆形金属桶3，威尔金森馈电网络4，短路探针5，底座6。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

根据图1-图5，图9-10所示，实施例公开一种宽波束小型化圆极化天线，四组振子臂组合成一个完整的平面螺旋状天线，包括：包括天线罩，四组圆弧形振子臂，圆形金属桶，圆形金属介质板，威尔金森馈电网络，圆形金属桶设置在底座上，底座可以采用空心底座、实心底座，底座可以采用实施例2的圆锥形，实施例3的喇叭形。

威尔金森馈电网络采用Wilkinson结构，提高辐射轴比，改善信噪比；圆形金属介质板为反射板，圆形金属介质板把圆形金属桶分为正向圆形金属桶和背向圆形金属桶，正向圆形金属桶用于匹配和改善前后比，背向圆形金属桶用于调整辐射瓣宽，实现了卫通天线瓣宽可控化，解决了目前平面螺旋天线瓣宽普遍偏窄的问题，宽的波束瓣宽具有更好的信号覆盖，更优的信号链接。威尔金森馈电网络设置在正向圆形金属桶底部，威尔金森馈电网络采用了一分四威尔金森网络，相位依次相差90度，从而实现圆极化性能。振子臂与威尔金森馈电网络连接，振子臂为平面螺旋状钣金振子，四组振子臂组合成一个完整的平面螺旋天线，尺寸紧凑，在每个振子臂的根部设置短路探针，用于匹配钣金工艺，便于加工天线，天线罩罩设在圆形金属桶外部。威尔金森馈电网络基板采用厚度为1mm，选用介电常数为10.2的高频板。

本实用新型实施例的天线整体直径56.6mm，高度30.6mm，单个振子臂的尺寸为四分之一波长，其中背向圆形金属桶直径42-48mm，高度5-15mm，高度值取5的整数倍，实施例背向圆形金属桶直径48mm，高度10mm，根据图12和图13所示，如表一和表二看到，通过调整圆形桶的高度或者圆形桶的倾斜角度，实现圆形桶上辐射的二次电磁波和主振子激励的电磁波叠加，从而调整达到调整波束的目的。

表一

圆桶的高度H	圆桶的半径cm	半功率	波瓣角度
				10cm	43cm	3dB	127度
10cm	48cm	3dB	132度

表二

圆桶的高度H	圆桶的半径Rcm	半功率	波瓣角度
				5cm	48cm	3dB	124度
10cm	48cm	3dB	132度
				15cm	48cm	3dB	142度

实施例中，底座可以圆锥形和喇叭形，对于波瓣的影响见图13和图14 所示，采用圆锥形底座波瓣角度小于采用喇叭形底座的波瓣角度。

本实用新型实施例通过三维电磁建模仿真及测试结果表明：根据图6 所示，在工作频段内驻波比小于1.5；根据图8所示，天线方向图在俯仰± 65-70度范围内增益大于0dBi，峰值增益达到4dBi；根据图7所示，轴比在俯仰±65-70度范围内均小于3dB；由此可见实现可宽带、宽波束低仰角高增益的功能；根据图11所示，采用圆形金属桶激励后，虚线为未激励的数据，实线为激励后的数据，在增益几乎不变的情况下，波瓣宽度明显增加。

本实用新型的天线尺寸小，剖面底，重量轻，价格低，可以很好地和载体共形，实现小型化，集成化，该产品的实际尺寸相比传统的四臂螺旋天线大幅度缩小。

本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，实施例结构简单、易于安装，能够应用于卫星通信中，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种宽波束小型化圆极化天线，其特征在于：包括四个振子臂，圆形金属桶，圆形金属介质板，威尔金森馈电网络，其中圆形金属介质板将圆形金属桶分为正向圆形金属桶和背向圆形金属桶，威尔金森馈电网络蚀刻在高频介质板上与圆形金属介质板叠放在一起，振子臂与威尔金森馈电网络连接。

2.根据权利要求1所述的一种宽波束小型化圆极化天线，其特征在于：所述振子臂的根部设置短路探针。

3.根据权利要求2所述的一种宽波束小型化圆极化天线，其特征在于：所述振子臂为圆弧形。

4.根据权利要求3所述的一种宽波束小型化圆极化天线，其特征在于：所述圆形金属桶下部设置底座。

5.根据权利要求4所述的一种宽波束小型化圆极化天线，其特征在于：所述底座包括空心底座、实心底座。

6.根据权利要求5所述的一种宽波束小型化圆极化天线，其特征在于：所述振子臂为平面螺旋状钣金振子，四组振子臂组合成一个完整的平面螺旋天线。

7.根据权利要求5所述的一种宽波束小型化圆极化天线，其特征在于：所述振子臂的尺寸为四分之一波长。

8.根据权利要求7所述的一种宽波束小型化圆极化天线，其特征在于：所述背向圆形金属桶直径42-48mm，高度5-15mm。

9.根据权利要求8所述的一种宽波束小型化圆极化天线，其特征在于：还包括天线罩，天线罩罩设在圆形金属桶外部。

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