一种阿基米德螺旋天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种阿基米德螺旋天线的制作方法，通过指数螺卷线和正弦波曲折臂阿基米德螺旋线的综合设计，借助指数螺卷线的阻抗变换特性，将阿基米德螺旋天线的高输入阻抗降低到约为50Ω，曲折臂阿基米德螺旋线可以增加天线臂的电长度实现小型化；当指数渐变微带线巴伦两个端口的阻抗变换比接近于1时，可以利用很短的长度完成超宽频带内的不平衡模式—平衡模式的转换；为获得单向辐射，采用剖面深度和巴伦长度相同的背腔。利用该方法设计了的天线工作在0.8—9.4GHz的频带范围内，剖面深度为10mm，口面直径为100mm，与工作在相同频段的传统阿基米德螺旋天线相比，口径面积有78.62％的缩减。
【专利说明】一种阿基米德螺旋天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于天线【技术领域】，涉及一种阿基米德螺旋天线的制作方法，具体地说，涉及一种超低剖面小型宽带阿基米德螺旋天线的制作方法。
【背景技术】
[0002]随着超宽带系统在通信领域的应用，平面螺旋天线受到了越来越多的关注。由于在一定的半径范围内缠绕得更加紧凑，阿基米德螺旋天线在低频端具有更好的馈电性能、圆极化性能和波束对称性。随着现代通信系统对其辐射终端的紧凑性要求，阿基米德螺旋天线的小型化也得到了广泛的研究。阿基米德螺旋天线的小型化应当包括两部分:一是天线口径的小型化，二是天线剖面的小型化。在口径小型化方面:现有技术中提出方波曲折臂实现阿基米德螺旋天线的口径小型化，通过电感和电容的加载实现口径缩减，此方法实现难度较大，还有的技术采用在天线臂末端加载电阻或吸波材料以改善低频特性实现小型化，此方法增加了辐射能量的热损耗，降低了辐射效率；在剖面小型化方面:往往利用铁氧体作为反射板降低天线剖面，也有人采用EBG电子带隙实现低剖面设计，此方法设计复杂。现有技术中的方法没有考虑馈电结构长度对天线剖面的影响，使天线的低剖面设计在应用中受到限制。而在实际工作中，在完成天线低剖面的情况下，若采用长度不大于天线剖面深度的超宽带馈电巴伦为阿基米德螺旋天线馈电，整个天线与其承载体的可共形程度将大大提高。本发明方法将在阿基米德螺旋天线的口径小型化和剖面深度缩减方面进行改进和提闻。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种阿基米德螺旋天线的制作方法，降低阿基米德螺旋天线的输入阻抗以减小所用指数渐变微带巴伦的长度，从而实现天线剖面的小型化；对天线辐射部分进行曲折处理以实现天线口径的小型化。
[0004]其技术方案为:
[0005]一种阿基米德螺旋天线的制作方法，包括以下步骤:
[0006]A.模型的建立
[0007]Al.天线辐射部分模型的建立
[0008]天线辐射结构包括两部分，在矢径小于T1的范围内为指数螺卷线，范围之外为振幅呈线性变化的正弦波曲折臂阿基米德螺旋线，天线模型在电磁仿真软件HFSS中建立指数螺卷线的建立方程为:
[0009]
【权利要求】
1.一种阿基米德螺旋天线的制作方法，其特征在于，包括以下步骤: A.模型的建立 Al.天线辐射部分模型的建立 天线辐射结构包括两部分，在矢径小于^的范围内为指数螺卷线，范围之外为振幅呈线性变化的正弦波曲折臂阿基米德螺旋线，天线模型在电磁仿真软件HFSS中建立指数螺卷线的建立方程为:r = r0eflliP1 ) 其中，r为矢径长度，(ι为指数螺卷线的起始半径，B1为指数螺卷线的螺旋率，P为螺旋线的螺旋角； 正弦波曲折阿基米德螺旋线的建立方程为:r = α2( φ-(pf) + η +?/(l +sin(/7<z?))(2) 其中，a2为阿基米德螺旋线的螺旋率，Ψι为阿基米德螺旋线的起始螺旋角，m为正弦波的振幅，η为正弦波的角频率； Α2.天线馈电部分模型的建立 所述天线馈电的结构为指数渐变微带巴伦，其模型在电磁仿真软件HFSS中建立，所用介质板为聚酰亚胺双面覆铜板； A3.背腔模型的建立 B.实物加工与组装 按照步骤A所述模型，在AUTOCAD中绘出加工图纸，进行实物加工，天线辐射部分及指数渐变微带线部分蚀刻在介质板上，背腔材料为铝，指数渐变微带巴伦平衡端两面的金属分别与天线的两臂焊接，不平衡端连接一 SMA接头，SMA接头固定于反射腔背部中心位置。
2.根据权利要求1所述的阿基米德螺旋天线的制作方法，其特征在于，步骤Al中天线臂的宽度固定为1mm，T0为1mm, B1为0.2, a2为2/pi,奶为4 π ,正弦波曲折臂阿基米德螺旋线在指数螺卷线后旋转6圈，天线辐射部分口径最终的直径为100mm，所述模型建立在聚四氟乙烯玻璃布板上。
【文档编号】H01Q11/08GK103956581SQ201410174643
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】王光明 申请人:中国人民解放军空军工程大学