低剖面超宽带定向平面螺旋天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种定向平面螺旋天线，所述定向平面螺旋天线包括：平面螺旋天线，为形成于印制板上互补的双螺旋线结构；金属反射腔，所述金属反射腔与所述印制板固定连接；切比雪夫变换器，包括，同轴线、射频连接器；所述同轴线包括外导体和芯线，所述同轴线的底部与射频连接器电气连接，所述外导体和芯线顶部分别与所述双螺旋线的起点连接；所述射频连接器通过紧固件与金属反射腔电气连接。其具有低剖面、超宽带的特点。
【专利说明】低剖面超宽带定向平面螺旋天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种低剖面超宽带定向平面螺旋天线，属于天线【技术领域】。
【背景技术】
[0002]天线广泛适用于机载、星载、车载等各种平台系统上，其作为系统的前端，对系统的性能起着至关重要的作用。天线的性能甚至直接影响到系统的功能。随着电子对抗技术的发展，天线对抗的工作频率越来越高，工作频带越来越宽。传统的天线由于带宽和尺寸的限制，往往不能满足要求，这时就需要安装多幅天线以满足系统使用要求。然而，安装多幅天线会使得系统更加复杂，因此降低了系统的可靠性，同时也增加了系统的重量、体积和成本。此外，由于天线数量的增加，会从一定程度上增加系统的RCS，更容易被敌方的雷达等设备侦察到。
[0003]鉴于上述原因，有必要发明一种新型的天线克服上述现有技术中的缺陷。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于，提供一种低剖面超宽带定向平面螺旋天线，以在减小天线体积的同时，具有优异的性能。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种定向平面螺旋天线，所述定向平面螺旋天线包括:平面螺旋天线，为形成于印制板上互补的双螺旋线结构；金属反射腔，所述金属反射腔与所述印制板固定连接；切比雪夫变换器，包括，同轴线、射频连接器；所述同轴线包括外导体和芯线，所述同轴线的底部与射频连接器电气连接，所述外导体和芯线顶部分别与所述双螺旋线的起点连接；所述射频连接器通过紧固件与金属反射腔电气连接。
[0006]进一步地，所述平面螺旋天线的剖面高度为所述定向平面螺旋天线中心频率波长的 15%。
[0007]进一步地，所述同轴线的外导体为铜管，外导体底部至顶端按切比雪夫曲线切割，外导体顶端尺寸与同轴线芯线尺寸一致，形成平行的双线结构。
[0008]进一步地，所述同轴线与射频连接器的连接方式包括焊接或旋接；射频连接器为SMA 型。
[0009]进一步地，所述双螺旋线中每一个的起点通过一个焊盘与所述印制板固定连接；切比雪夫变换器顶端的芯线和外导体分别与两个焊盘电气连接。
[0010]进一步地，所述反射腔直径不超过所述定向平面螺旋天线最低工作频率波长的40%。
[0011]进一步地，切比雪夫变换器的长度不超过所述定向平面螺旋天线最低工作频率波长的25%。
[0012]本实用新型采用加金属反射腔的平面螺旋天线构成。平面螺旋天线由蚀刻在印制板上的螺旋线组成，通过切比雪夫变换器进行馈电及匹配，平面螺旋天线和切比雪夫变换器均固定安装在金属反射腔上。
[0013]所述螺旋线一般取阿基米德曲线形式或对数螺旋曲线形式(其他形式亦可)，螺旋线起始位置做有焊盘，螺旋线圈数一般取15?25圈。
[0014]所述切比雪夫变换器长度不超过最低工作频率波长的25%，具有阻抗变换的作用，同时完成同轴不平衡结构到螺旋线平衡结构的转换，其射频连接器一般取SMA型，也可根据需要采用其他形式。
[0015]所述金属反射腔一般为圆柱形，其深度不超过中心频率波长的15%，其直径不超过最低工作频率波长的40%，反射腔底部中心位置局部加长以适应切比雪夫变换器的安装。
[0016]本实用新型的低剖面超宽带定向平面螺旋天线由于采用了以上技术，使其与现有技术相比，具有以下的优点和特点:天线剖面较低，仅有中心频率波长的15%，远小于传统的平面螺旋天线25%波长的剖面；天线工作频带宽(2GHz?12GHz)，带宽达到了 6:1，远大于传统的平面螺旋天线2:1带宽；天线的性能好，驻波比小于2，轴比小于3dB，平均增益5dBic。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是低剖面超宽带定向平面螺旋天线的结构图
[0018]图2是低剖面超宽带定向平面螺旋天线的剖视图
[0019]图3是低剖面超宽带定向平面螺旋天线的印制板示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图进一步说明本低剖面超宽带定向平面螺旋天线的结构特征。
[0021]如图1所示，本实用新型将平面螺旋天线I安装在金属反射腔3上。参见图2，金属反射腔3中安装有切比雪夫变换器2，所述平面螺旋天线I通过切比雪夫变换器2进行馈电。
[0022]平面螺旋天线I包括螺旋线12，螺旋线12可以为任何形式的螺旋曲线。本实施方式中所述平面螺旋天线优选为阿基米德曲线形式或对数螺旋曲线形式。更为优选地，所述平面螺旋天线I包括两条螺旋线，所述两条螺旋线的起始位置不同，任一螺旋线12自身的宽度与所述两条螺旋线之间缝隙的宽度相等，构成互补结构。进一步地，所述螺旋线12圈数为15?25圈。所述平面螺旋天线I的剖面高度优选为所述天线中心频率波长的15%。
[0023]如图3所示，平面螺旋天线I形成于印制板13上，优选地，以蚀刻的方式形成于印制板13上。所述印制板13优选为圆形结构,其基板材料优选为I?2mm厚的FR4。印制板13中间为两个对称的焊盘11，两个焊盘的间距为切比雪夫变换器2顶端芯线和皮线的间距。印制板13与切比雪夫变换器2通过在焊盘11处焊接的方式电气连接。
[0024]金属反射腔3为圆柱形，可以实现平面螺旋天线I的定向辐射，其容纳所述平面螺旋天线I的腔室的深度不超过所述平面螺旋天线I中心频率波长的15%，所述金属反射腔的直径不超过所述天线最低工作频率波长的40%。金属反射腔3顶端边缘与所述印制板13采用螺钉固定，可选地，也可以采用胶结固定。金属反射腔3底部中心位置局部加长，通过螺钉与切比雪夫变换器2的射频连接器固定连接。
[0025]切比雪夫变换器2包括焊接或旋接在射频连接器上的同轴线，射频连接器采用SMA型或其他适合的类型。切比雪夫变换器的长度不超过所述定向平面螺旋天线最低工作频率波长的25%。切比雪夫变换器2包括同轴线、射频连接器；所述同轴线的底部与射频连接器电气连接。所述同轴线包括外导体和芯线，所述外导体和芯线的顶端分别与所述双螺旋线的起点的焊盘11电气连接。所述同轴线的外导体为铜管，外导体底部至顶端按切比雪夫曲线切割，外导体顶端尺寸与同轴线芯线尺寸一致，形成平行的双线结构。射频连接器通过紧固件与金属反射腔3电气连接。切比雪夫变换器2可以实现同轴馈线的不平衡结构与平行双线的平衡结构之间的转变，同时具有阻抗变换作用。
[0026]本实用通过优化金属反射腔并采用切比雪夫变换器进行匹配，使其性能优于传统平面螺旋天线的性能，天线工作频带宽为2GHz?12GHz，带宽达到了 6:1，远大于传统的平面螺旋天线2:1带宽；天线的性能好，驻波比小于2，轴比小于3dB，平均增益5dBic。同时本实用新型的结构简洁、天线剖面较低，仅有中心频率波长的15%，远小于传统的平面螺旋天线25%波长的剖面，从而使得天线小型化。
[0027]如上所述，仅是本实用新型的一个应用实例，并非对本发明的任何限制，凡是根据本发明的技术实质对以上实例所作的任何简单修改，变更、放大与缩小、以及等效结构形式，均仍属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种定向平面螺旋天线，其特征在于，所述定向平面螺旋天线包括: 平面螺旋天线，为形成于印制板上互补的双螺旋线结构； 金属反射腔，所述金属反射腔与所述印制板固定连接； 切比雪夫变换器，包括，同轴线、射频连接器；所述同轴线包括外导体和芯线，所述同轴线的底部与射频连接器电气连接，所述外导体和芯线顶部分别与所述双螺旋线的起点连接；所述射频连接器通过紧固件与金属反射腔电气连接。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述平面螺旋天线的剖面高度为所述定向平面螺旋天线中心频率波长的15%。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述同轴线的外导体为铜管，外导体底部至顶端按切比雪夫曲线切割，外导体顶端尺寸与同轴线芯线尺寸一致，形成平行的双线结构。
4.根据权利要求1或3所述的天线，其特征在于，所述同轴线与射频连接器的连接方式包括焊接或旋接；射频连接器为SMA型。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述双螺旋线中每一个的起点通过一个焊盘与所述印制板固定连接；切比雪夫变换器顶端的芯线和外导体分别与两个焊盘电气连接。
6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述反射腔直径不超过所述定向平面螺旋天线最低工作频率波长的40%。
7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，切比雪夫变换器的长度不超过所述定向平面螺旋天线最低工作频率波长的25%。
【文档编号】H01Q1/50GK203707321SQ201320861228
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】崔景波, 贺献武, 徐风清 申请人:中国电子科技集团公司第三十六研究所