微带环串馈平面四臂槽螺旋天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及天线领域，特别涉及一种微带环串馈平面四臂槽螺旋天线。
【背景技术】
[0002]因平面螺旋天线具有宽波束、宽频带及优良的圆极化等特性，使其在现代无线通信、卫星通信等领域有着广泛的应用，尤其在卫星导航定位一些特殊应用领域中，对天线的相位稳定度要求较高，而结构对称的多臂螺旋天线即具有相位中心稳定度高的特点，但是通常螺旋天线的圆极化波束较窄，天线的轴比特性较低。
[0003]因此如何提高天线的稳定度及轴比特性成为目前亟待解决的问题之一。
【发明内容】
[0004]本发明的技术方案解决的问题是如何提高天线的稳定度及轴比特性。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明的技术方案提供了一种微带环串馈平面四臂槽螺旋天线，包括:
[0006]介质板、四臂螺旋槽、微带馈电圆环、位于天线辐射器中心与馈电圆环一端相接的同轴馈电接头、吸收电阻、圆形槽臂终端、背腔和位于背腔底部的金属接地板。
[0007]可选的，所述四臂螺旋槽为所述介质板的背面的螺旋辐射器，所述螺旋辐射器由4条等角螺旋臂依次交错相隔90°组成。
[0008]可选的，所述四臂螺旋槽为对称四臂螺旋槽结构。
[0009]可选的，所述微带馈电圆环位于所述介质板的正面，微带馈电圆环親合馈电微带圆环，实现阻抗变换和匹配。
[0010]可选的，所述吸收电阻位于所述微带馈电圆环的末端。
[0011]可选的，所述圆形槽臂终端消耗所述微带环串馈平面四臂槽螺旋天线的槽臂的末端反射的磁流。
[0012]可选的，所述背腔位于所述微带环串馈平面四臂槽螺旋天线的正下方，所述背腔为反射背腔，实现天线的单向辐射。
[0013]可选的，所述介质板为双面介质板。
[0014]本发明采取以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点:
[0015]本发明的技术方案采用微带环串馈的方式，使天线谐振于工作频率，通过在串馈端使用波长阻抗变换段实现了天线的阻抗匹配，简化了天线的馈电网络。本发明的技术方案的天线具有平面结构，便于共形安装，由于天线加载了圆形槽臂终端，因此该天线具有较好的圆极化特性，同时采用对称四臂螺旋形式，使天线具有较好的相位中心稳定度，因此适用于对相位中心稳定度要求高的低轴比圆极化天线应用领域。
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例提供的微带环串馈平面四臂槽螺旋天线的俯视结构示意图；
[0017]图2是本发明实施例提供的微带环串馈平面四臂槽螺旋天线的侧视结构示意图；
[0018]图3是本发明实施例提供的微带环串馈平面四臂槽螺旋天线的驻波仿真及测试图；
[0019]图4是本发明实施例提供的微带环串馈平面四臂槽螺旋天线的增益仿真及测试图；
[0020]图5是本发明实施例提供的微带环串馈平面四臂槽螺旋天线的轴比仿真示意图。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0022]在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的【具体实施方式】的限制。
[0023]如图1和图2所示，所述微带环串馈平面四臂槽螺旋天线，包括:
[0024]介质板1、四臂螺旋槽2、微带馈电圆环3、位于天线辐射器中心与馈电圆环一端相接的同轴馈电接头4、吸收电阻5、圆形槽臂终端6、背腔7和位于背腔底部的金属接地板8。
[0025]其中所述介质板I为双面介质板。四臂螺旋槽2为介质板I的背面的螺旋辐射器，通过介质板I的正面的微带馈电圆环3耦合馈电，螺旋辐射器，由4条复杂结合的等角螺旋臂依次交错相隔90°组成。所述四臂螺旋槽2为对称四臂螺旋槽结构。
[0026]微带馈电圆环3为位于介质板I的正面的耦合馈电微带圆环，实现阻抗变换和匹配。所述的微带馈电圆环3的周长为工作中心频率的一个波长，实现对介质板I另一面的四臂螺旋槽2依次90°相位差的耦合馈电。其中，微带馈电圆环3连接同轴馈电接头4的芯线，同轴馈电接头4的地线与介质板四臂螺旋槽所在面的金属接地板连接。
[0027]吸收电阻5位于微带馈电圆环3的末端。吸收电阻5为微带馈电圆环3的终端电阻，用以实现微带馈电圆环3的行波馈电。
[0028]圆形槽臂终端6消耗微带环串馈平面四臂槽螺旋天线的槽臂的末端反射的磁流，实现更优良的轴比特性。所述圆形槽臂终端6加载指在四臂螺旋槽2渐削末端加载四个圆形槽，以削弱天线四臂末端反射磁流，降低天线轴比，提高圆极化特性。
[0029]背腔7是位于微带环串馈平面四臂槽螺旋天线的正下方的反射背腔，实现天线的单向辐射。背腔7为一金属圆形背腔，直径与介质板的直径和金属接地板的直径相同。
[0030]所述微带环串馈平面四臂槽螺旋天线是一种终端加载圆形槽臂的平面四臂槽螺旋天线，其终端加载的低轴比、具有较好波束对称的平面螺旋天线。同时该天线简化了馈线结构，具有平面结构，易于共形安装。所述微带环串馈平面四臂槽螺旋天线适用于对相位中心稳定度要求高的低轴比圆极化天线应用领域，主要用于多种卫星导航定位系统中的终端接收天线。
[0031]下面举例详细说明:微带环串馈平面四臂槽螺旋天线(以下简称天线)的结构如图1、图2所示，整个天线由双面介质板1、四臂螺旋槽2、微带馈电圆环3、同轴馈电接头4、吸收电阻5、圆形槽臂终端6、背腔7和金属接地板8组成。
[0032]所述的四臂螺旋槽2位于双面介质板I的正面。
[0033]所述的微带馈电圆环3位于双面介质板I的背面，通过耦合向正面的四臂螺旋槽2馈电。
[0034]所述的同轴馈电接头4为底馈的SMA接头。其芯线与微带馈电圆环3相接，屏蔽地线与四臂螺旋槽面的金属地相接。
[0035]所述的吸收电阻5与微带馈电圆环和金属地相接，用以形成行波电流。
[0036]所述的圆形槽臂终端6接于正面的四臂螺旋槽2末端，用以消耗天线槽臂末端反射的磁流，提高天线的轴比特性。
[0037]所述的背腔7是天线正下方的反射背腔，实现天线的单向辐射。其背腔深度可取最低工作频率波长的1/10?1/100。
[0038]为提高天线轴比特性，对天线进行了圆形槽臂终端加载，经仿真证实，加载后的天线轴比特性大幅提高。此外天线采用了微带环串馈的方式馈电，简化了馈线结构，实现了天线易于共形安装的特点。
[0039]本发明的技术方案一种具有低轴比特性的微带环串馈平面四臂槽螺旋天线，适用于对相位中心稳定度要求高的低轴比圆极化天线应用领域，尤其适用于卫星导航定位系统中的终端接收天线。
[0040]参考图3，其中10是驻波仿真及测试图。其横坐标为频率，单位GHz，纵坐标为反射损耗S11，单位dB。如图3所示，本天线驻波带宽约为300MHz，效果较好。
[0041]参考图4，其中20是增益仿真及测试图。由图4可知，天线增益约为8.ldB。
[0042]参考图5，其中30是轴比仿真示意图。由图可知，经过圆形终端加载后的天线，中心处轴比约为1.2dB，最低处轴比约为0.14dB，而无加载的四臂槽螺旋天线轴比最低处仍有3dB左右，可见轴比特性有了较大提高。
[0043]本发明与现有技术相比，具有如下显著优点:采用复杂的四臂槽螺旋结构，与采用单一的阿基米德螺旋或等角螺旋槽臂相比，降低了天线尺寸。采用四臂平面螺旋槽结构，天线具有更加优良的等面波束宽度，同时具有更加稳定的相位中心。采用圆形槽臂终端加载，大大提升了天线的轴比特性，使天线最低轴比由3dB降至0.14dB。采用微带环串馈的方式，简化了馈电结构，使之易于共形安装。采用槽螺旋辐射的方式，降低了反射背腔高度，使之能够达到最低工作频率波长的1/10?1/100，背腔高度相对可取较低值。
[0044]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种微带环串馈平面四臂槽螺旋天线，其特征在于，包括: 介质板、四臂螺旋槽、微带馈电圆环、位于天线辐射器中心与馈电圆环一端相接的同轴馈电接头、吸收电阻、圆形槽臂终端、背腔和位于背腔底部的金属接地板。
2.如权利要求1所述的微带环串馈平面四臂槽螺旋天线，其特征在于，所述四臂螺旋槽为所述介质板的背面的螺旋辐射器，所述螺旋辐射器由4条等角螺旋臂依次交错相隔90°组成。
3.如权利要求2所述的微带环串馈平面四臂槽螺旋天线，其特征在于，所述四臂螺旋槽为对称四臂螺旋槽结构。
4.如权利要求1所述的微带环串馈平面四臂槽螺旋天线，其特征在于，所述微带馈电圆环位于所述介质板的正面，微带馈电圆环耦合馈电微带圆环，实现阻抗变换和匹配。
5.如权利要求1所述的微带环串馈平面四臂槽螺旋天线，其特征在于，所述吸收电阻位于所述微带馈电圆环的末端。
6.如权利要求1所述的微带环串馈平面四臂槽螺旋天线，其特征在于，所述圆形槽臂终端消耗所述微带环串馈平面四臂槽螺旋天线的槽臂的末端反射的磁流。
7.如权利要求1所述的微带环串馈平面四臂槽螺旋天线，其特征在于，所述背腔位于所述微带环串馈平面四臂槽螺旋天线的正下方，所述背腔为反射背腔，实现天线的单向辐射。
8.如权利要求1所述的微带环串馈平面四臂槽螺旋天线，其特征在于，所述介质板为双面介质板。
【专利摘要】一种微带环串馈平面四臂槽螺旋天线，包括介质板、四臂螺旋槽、微带馈电圆环、位于天线辐射器中心与馈电圆环一端相接的同轴馈电接头、吸收电阻、圆形槽臂终端、背腔和位于背腔底部的金属接地板。本发明的技术方案提高了天线的稳定度及轴比特性。
【IPC分类】H01Q1-50, H01Q9-27
【公开号】CN104752835
【申请号】CN201410853816
【发明人】朱玉晓, 赵观星, 曹照清, 吴美武
【申请人】中国电子科技集团公司第五十研究所
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2014年12月31日