专利名称：一种四臂螺旋天线的功分相移阻抗变换馈电网络的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及卫星移动通讯系统，特别涉及一种四臂螺旋天线的功分相移阻抗变换馈电网络。
背景技术：
近年来，四臂螺旋天线以其具有的心型方向图、良好的前后比和优良的广角圆极化等特性在卫星通讯领域中的到了广泛的应用。在卫星移动通讯系统中，天线设计一直是一个技术难点。由于四臂螺旋天线具有圆极化、宽波束、低仰角等优点，所以在卫星与个人通讯领域得到了广泛应用。传统圆极化四臂螺旋天线通过自相移产生90°相位差，存在带宽窄、不方便调节校正和加工要求高的问题，同时由于不平衡馈电还需要进行巴伦设计。
发明内容鉴于上述现有技术存在的问题，本实用新型设计一种四臂螺旋天线的功分相移阻抗变换馈电网络。本实用新型采取的技术方案是一种四臂螺旋天线的功分相移阻抗变换馈电网络，其特征在于，包括上层微带介质板、下层微带介质板以及由上层微带介质板和下层微带介质板相接触的一面形成的中间共地板；所述下层微带介质板背向辐射天线的一面上设有功分相移阻抗变换网络；所述上层微带介质板朝向辐射天线的一面上设有直线渐变型阻抗变换网络；功分相移阻抗变换网络和直线渐变型阻抗变换网络通过第一过孔、第二过孔、第三过孔及第四过孔进行连接。本实用新型所产生的有益效果是通过一种新型的功分相移阻抗变换馈电网络对四臂螺旋天线进行加载，使天线具有结构紧凑、加工容忍度大、天线性能容易调节、不需要巴伦设计及圆极化带宽较宽等特点。同时，馈电网络采用了渐变线阻抗变换，在较大的带宽内保证和天线的阻抗匹配，解决了螺旋天线的低阻抗同功分相移器的高阻抗之间的匹配问题，提高了馈电网络的集成度。
图1是本实用新型与四臂螺旋天线整体结构立体图。图2是本实用新型与四臂螺旋天线整体结构主视图。图3是本实用新型功分相移阻抗变换网络示意图。图4是图3中功分器输入端口和输出端口局部放大示意图。图5是本实用新型直线渐变型阻抗变换网络示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明参照图1、图2、图3、图4和图5，一种四臂螺旋天线的功分相移阻抗变换馈电网络包括上层微带介质板1、下层微带介质板2以及由上层微带介质板1和下层微带介质板2相接触的一面形成中间共地板3 ；下层微带介质板2背向辐射天线4的一面上设有功分相移阻抗变换网络5 ；上层微带介质板1朝向辐射天线4的一面上设有直线渐变型阻抗变换网络6 ；功分相移阻抗变换网络5和直线渐变型阻抗变换网络6通过第一过孔14、第二过孔15、第三过孔16及第四过孔17进行连接。如图3所示，功分相移阻抗变换网络5包括三个Wilkinson (威尔金森)功分器， 分别为第一 Wilkinson功分器7、第二 Wilkinson功分器8及第三Wilkinson功分器9，三个Wilkinson功分器的输入端口 10、第一输出端口 11及第二输出端口 12的传输线特性阻抗为50欧姆，第一输出端口 11及第二输出端口 12之间采用100欧姆的隔离电阻13 (如图4所示);第一 Wilkinson功分器7的第一输出端口 11及第二输出端口 12经过180°相移后分别连接第二 Wilkinson功分器8及第三Wilkinson功分器9的输入端口 10 ；第二 Wilkinson功分器8及第三Wilkinson功分器9的第一输出端口 11及第二输出端口 12经过90°相移后通过传输线连接至第一过孔14、第二过孔15、第三过孔16及第四过孔17，传输线通过第一过孔14、第二过孔15、第三过孔16及第四过孔17分别连接直线渐变型阻抗变换网络6的第一渐变阻抗传输线18、第二渐变阻抗传输线19、第三渐变阻抗传输线20及第四渐变阻抗传输线21 (如图5所示)，第一渐变阻抗传输线18、第二渐变阻抗传输线19、 第三渐变阻抗传输线20及第四渐变阻抗传输线21分别连接辐射天线4的四个螺旋臂，分别为第一螺旋臂22、第二螺旋臂23、第三螺旋臂M及第四螺旋臂25 (如图1所示)。本实用新型的工作过程是这样的信号由第一 Wilkinson功分器7的输入端口 10 馈入，通过输出端口 11和输出端口 12输出的是等幅同相的两个信号，其中第一输出端口 11输出的信号再经过180°相移，等幅同相的两个信号变成了等幅反相的两个信号，两个信号分别经第二 Wilkinson功分器8和第三Wilkinson功分器9，再经过90°相移之后，就得到了幅度相等、相位依次差90°的四路信号，四路信号通过第一过孔14、第二过孔15、第三过孔16及第四过孔17，分别连接至直线渐变型阻抗变换网络6的第一渐变阻抗传输线 18、第二渐变阻抗传输线19、第三渐变阻抗传输线20及第四渐变阻抗传输线21，上述第一 Wilkinson功分器7、第二 Wilkinson功分器8及第三Wilkinson功分器9的输入输出都为 50 Ω，所以四路信号的输出阻抗也为50 Ω，直线渐变型阻抗变换网络6将四路信号的50 Ω 输出阻抗渐变成和介质加载螺旋天线4匹配的低阻抗(本实施例中为3Ω )，第一渐变阻抗传输线18、第二渐变阻抗传输线19、第三渐变阻抗传输线20及第四渐变阻抗传输线21的远离第一过孔14、第二过孔15、第三过孔16及第四过孔17的一端分别和介质加载螺旋天线4的第一螺旋臂22、第二螺旋臂23、第三螺旋臂M及第四螺旋臂25相连，从而实现了对介质加载螺旋天线4的四个螺旋臂的低阻抗匹配、等幅、依次相差90°的馈电。等幅、依次相差90°的馈电可以保证天线的圆极化性能，同四个螺旋臂低阻抗的匹配可以得到较好的天线增益。
权利要求1.一种四臂螺旋天线的功分相移阻抗变换馈电网络，其特征在于，包括上层微带介质板(1)、下层微带介质板( 以及由上层微带介质板(1)和下层微带介质板( 相接触的一面形成的中间共地板(3)；所述下层微带介质板( 背向辐射天线的一面上设有功分相移阻抗变换网络(5)；所述上层微带介质板(1)朝向辐射天线的一面上设有直线渐变型阻抗变换网络(6)；功分相移阻抗变换网络(5)和直线渐变型阻抗变换网络(6)通过第一过孔(14)、第二过孔(15)、第三过孔(16)及第四过孔(17)进行连接。
2.如权利要求1所述的一种四臂螺旋天线的功分相移阻抗变换馈电网络，其特征在于，所述功分相移阻抗变换网络(5)包括三个Wilkinson功分器，分别为第一 Wilkinson 功分器(7)、第二 Wilkinson功分器(8)及第三Wilkinson功分器(9)，三个Wilkinson功分器的输入端口(10)、第一输出端口(11)及第二输出端口(12)的传输线特性阻抗为50 欧姆，第一输出端口(11)及第二输出端口(12)之间采用100欧姆的隔离电阻(13)；第一 Wilkinson功分器(7)的第一输出端口(11)及第二输出端口(1 经过180°相移后分别连接第二 Wilkinson功分器(8)及第三Wilkinson功分器(9)的输入端口(10)；第二 Wilkinson功分器(8)及第三Wilkinson功分器(9)的第一输出端口(11)及第二输出端口 (12)经过90°相移后通过传输线连接至第一过孔(14)、第二过孔(15)、第三过孔(16)及第四过孔(17)，传输线通过第一过孔(14)、第二过孔(15)、第三过孔(16)及第四过孔(17) 分别连接直线渐变型阻抗变换网络(6)的第一渐变阻抗传输线(18)、第二渐变阻抗传输线 (19)、第三渐变阻抗传输线00)及第四渐变阻抗传输线(21)，第一渐变阻抗传输线(18)、 第二渐变阻抗传输线(19)、第三渐变阻抗传输线00)及第四渐变阻抗传输线分别连接辐射天线的四个螺旋臂。
专利摘要本实用新型涉及一种四臂螺旋天线的功分相移阻抗变换馈电网络。本馈电网络包括上层微带介质板、下层微带介质板以及由上层微带介质板和下层微带介质板相接触的一面形成的中间共地板；下层微带介质板背向辐射天线的一面上设有功分相移阻抗变换网络；上层微带介质板朝向辐射天线的一面上设有直线渐变型阻抗变换网络；功分相移阻抗变换网络和直线渐变型阻抗变换网络通过过孔进行连接。本实用新型使天线具有结构紧凑、加工容忍度大、天线性能容易调节、不需要巴伦设计及圆极化带宽较宽等特点。同时，馈电网络采用了渐变线阻抗变换，在较大的带宽内保证和天线的阻抗匹配，解决了螺旋天线的低阻抗同功分相移器的高阻抗之间的匹配问题，提高了馈电网络的集成度。
文档编号H01Q21/00GK202205895SQ201120363078
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者刘志锋, 李学功, 李鸿儒, 王云灵, 王健 申请人:北京华龙通科技有限公司, 天津七一二通信广播有限公司