一种低轴比多臂平面缝隙螺旋天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及适用于通讯、导航等多功能飞行器综合系统天线的领域，具体为一种低轴比多臂平面缝隙螺旋天线。
【背景技术】
[0002]多臂平面缝隙螺旋天线具有相位中心稳定、体积小、结构简单、易加工等优点，常被用作全球卫星导航系统的导航、定位、测量天线。GNSS的关键作用是提供时间、空间基准和所有与位置相关的实时动态信息。它是国防安全、国土安全、公共安全和经济安全的战略威慑基础资源和重大技术支撑系统。目前全球运营的卫星导航系统有美国的GPS系统、俄罗斯的GL0NASS系统、欧洲的伽利略系统和中国的北斗二代卫星导航定位系统。一般天线由于其相位中心不稳定会带来厘米级以上甚至是十米级以上的误差，无法实现精密测量技术需要的毫米级测量精度。
[0003]当前国内外已经应用于测量型天线的结构类型和相关技术大致可以分为两类:一种是采用轴对称多馈源的微带天线，如Trimble公司的Zephyr测量型天线和Topen公司的LegAnt3天线，都是通过轴对称多馈源设计保证天线的轴对称性，馈源越多，对称性越好，但是馈电网络越复杂，不易实现。第二种是采用“风火轮”技术的多臂平面缝隙螺旋天线，如Novatel公司的GPS-700天线和Sokkia公司的Sok600天线,通过多个平面螺旋缝隙天线保证天线的高稳定相位中心，馈电网络采用串行行波微带线馈电电路，结构简单，无法保证各缝隙馈电幅度一致，最终导致天线相位中心稳定度变差、轴比恶化。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种馈电网络简单，馈电幅度可调节、驻波小、轴比小、波束范围内相位中心稳定的低轴比多臂平面缝隙螺旋天线。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:一种低轴比多臂平面缝隙螺旋天线，包括圆形介质基板、圆形金属贴片、串馈微带线、金属反射腔、介质支架环及同轴接口，所述的圆形介质基板的背面设置腐蚀多个缝隙的圆形金属贴片，圆形介质基板的正面设置腐蚀的串馈微带线，所述圆形介质基板的下方设有同轴接口及金属反射腔，所述圆形介质基板通过介质支架环与金属反射腔连接。
[0006]作为本发明进一步的方案，圆形介质基板的中心设有小孔，同轴线内芯穿过小孔与圆形介质基板正面设置的串馈微带线相连，串馈微带线末端位置设有缝隙，缝隙中放置负载电阻，负载电阻连接圆形介质基板背面设置的串馈微带线及圆形介质基板正面设置的圆形金属贴片。
[0007]作为本发明进一步的方案，所述的圆形金属贴片蚀刻有N个缝隙、且2 < N < 16，N个缝隙均匀分布在圆形金属贴片上，每个缝隙由扇形缝隙、矩形缝隙及异形缝隙组成，圆形金属贴片中心设有穿孔，同轴线外皮与穿孔边缘相连，同轴线内芯穿过穿孔及圆形介质基板上的小孔与圆形介质基板正面的串馈微带线的首端连接，通过分别调节扇形缝隙的半径和角度可以控制缝隙馈电幅度。
[0008]作为本发明进一步的方案，串馈微带线的中间段为由50欧姆到R欧姆的匹配段，串馈微带线的末端通过负载电阻与圆形介质基板背面的金属贴片相连，串馈微带线的周长等于串馈微带线波导波长，实现N个缝隙之间2 π/N的相位差，且根据需要可以适当减少缝隙数量。
[0009]作为本发明进一步的方案，金属反射腔的高度及金属反射腔与圆形介质基板的距离的大小可以调节。
[0010]与现有技术相比，本发明的优点:该低轴比多臂平面缝隙螺旋天线馈电网络简单、馈电幅度可调节、驻波小、轴比小；该低轴比多臂平面缝隙螺旋天线既可以保证多个缝隙间稳定的相位差，又可以保证各缝隙馈电幅度一致，波束范围内相位中心稳定，宜推广使用。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的整体结构示意图；
[0012]图2为本发明的圆形介质基板结构示意图；
[0013]图3、图4为本发明的圆形金属贴片结构示意图；
[0014]图5、图6为本发明的串馈微带线结构示意图。
[0015]图中:1、圆形介质基板,2、圆形金属贴片,3、串馈微带线,4、金属反射腔,5、介质支架环，6、同轴接口，101、小孔，102、缝隙，201、扇形缝隙，202、矩形缝隙，203、异形缝隙，204、穿孔,301、串馈微带线的首端,302、串馈微带线的中间段,303、串馈微带线的末端，R1、金属反射腔的半径、介质支架环的半径，Η1、反射腔高度，Η2、反射腔与介质基板的距离，R、扇形缝隙的半径，Θ、扇形缝隙的角度。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，一种低轴比多臂平面缝隙螺旋天线，包括圆形介质基板1、圆形金属贴片2、串馈微带线3、金属反射腔4、介质支架环5及同轴接口 6，所述的圆形介质基板I的背面设置腐蚀多个缝隙的圆形金属贴片2，圆形介质基板I的正面设置腐蚀的串馈微带线3,所述圆形介质基板I的下方设有同轴接口 6及金属反射腔4,所述圆形介质基板I通过介质支架环5与金属反射腔4连接；金属反射腔4高度为Hl，金属反射腔4与圆形介质基板2的距离为Η2，通过调节Η1、Η2的大小，可以优化天线的增益及轴比，金属反射腔4通过环形介质支架5与圆形介质基板3相连以固定金属反射腔4的位置。
[0017]如图2所示，圆形介质基板I下方的金属反射腔4的半径和介质支架环的半径均为Rl,圆形介质基板I的中心设有小孔101,同轴线内芯穿过小孔101与圆形介质基板I正面设置的串馈微带线3相连，串馈微带线末端303位置设有缝隙102，缝隙102中放置负载电阻，负载电阻连接圆形介质基板I背面设置的串馈微带线3及圆形介质基板正面设置的圆形金属贴片2。
[0018]如图3、4所示，所述的圆形金属贴片2蚀刻有N个缝隙、且2彡N彡16，N个缝隙均匀分布在圆形金属贴片上，每个缝隙由扇形缝隙201、矩形缝隙202及异形缝隙203组成，圆形金属贴片2中心设有穿孔204，同轴线外皮与穿孔204边缘相连，同轴线内芯穿过穿孔204及圆形介质基板I上的小孔101与圆形介质基板正面的串馈微带线的首端301连接，通过分别调节扇形缝隙201的半径R和角度Θ可以控制缝隙馈电幅度，从而使缝隙处于谐振状态且耦合到的能量均等。
[0019]如图5、6所示，串馈微带线的首端301与小孔101的同轴线内芯相连，串馈微带线的中间段302为由50欧姆到R欧姆的匹配段，串馈微带线的末端303通过负载电阻与圆形介质基板I背面的圆形金属贴片2相连，串馈微带线3的周长等于串馈微带线波导波长，实现N个缝隙之间2 π /N的相位差。某些场合为了实现天线小型化目的，可以适当减少缝隙数量，保证串馈微带线3的长度等于波导波长的情况下对串馈微带线3进行弯折。
[0020]以上实施例仅为介绍本发明的优选案例，对于本领域技术人员来说，在不背离本发明精神的范围内所进行的任何显而易见的变化和改进，都应被视为本发明的一部分。
【主权项】
1.一种低轴比多臂平面缝隙螺旋天线，包括圆形介质基板、圆形金属贴片、串馈微带线、金属反射腔、介质支架环及同轴接口，其特征在于，所述的圆形介质基板的背面设置腐蚀多个缝隙的圆形金属贴片，圆形介质基板的正面设置腐蚀的串馈微带线，所述圆形介质基板的下方设有同轴接口及金属反射腔，所述圆形介质基板通过介质支架环与金属反射腔连接。
2.根据权利要求1所述的一种低轴比多臂平面缝隙螺旋天线，其特征在于，圆形介质基板的中心设有小孔，同轴线内芯穿过小孔与圆形介质基板正面设置的串馈微带线相连，串馈微带线的末端位置设有缝隙，缝隙中放置负载电阻，串馈微带线的末端通过负载电阻与圆形介质基板背面的金属贴片相连。
3.根据权利要求1所述的一种低轴比多臂平面缝隙螺旋天线，其特征在于，所述的圆形金属贴片蚀刻有N个缝隙、且2 SNS 16，N个缝隙均匀分布在圆形金属贴片上，每个缝隙由扇形缝隙、矩形缝隙及异形缝隙组成，圆形金属贴片中心设有穿孔，同轴线外皮与穿孔边缘相连，同轴线内芯穿过穿孔及圆形介质基板上的小孔与圆形介质基板正面的串馈微带线的首端连接，通过分别调节扇形缝隙的半径和角度可以控制缝隙馈电幅度。
4.根据权利要求1所述的一种低轴比多臂平面缝隙螺旋天线，其特征在于，串馈微带线的中间段为由50欧姆到R欧姆的匹配段，串馈微带线的周长等于串馈微带线波导波长，实现N个缝隙之间2 π /N的相位差，且根据需要可以适当减少缝隙数量。
5.根据权利要求1所述的一种低轴比多臂平面缝隙螺旋天线，其特征在于，金属反射腔的高度可以调节，且金属反射腔与圆形介质基板的距离的大小可以调节。
【专利摘要】本发明公开了一种低轴比多臂平面缝隙螺旋天线，包括圆形介质基板、圆形金属贴片、串馈微带线、金属反射腔、介质支架环及同轴接口，所述的圆形介质基板的背面设置腐蚀多个缝隙的圆形金属贴片，圆形介质基板的正面设置腐蚀的串馈微带线，所述圆形介质基板的下方设有同轴接口及金属反射腔，所述圆形介质基板通过介质支架环与金属反射腔连接。该低轴比多臂平面缝隙螺旋天线馈电网络简单、馈电幅度可调节、驻波小、轴比小；该低轴比多臂平面缝隙螺旋天线既可以保证多个缝隙间稳定的相位差，又可以保证各缝隙馈电幅度一致，波束范围内相位中心稳定，宜推广使用。
【IPC分类】H01Q13-10, H01Q1-50, H01Q1-38
【公开号】CN104577348
【申请号】CN201410797061
【发明人】郭景丽, 杨宇航, 陈斌, 孙保华
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月18日