一种带背腔结构的平面螺旋天线的制作方法

文档序号:9845883阅读:1374来源:国知局
一种带背腔结构的平面螺旋天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微波器件领域,具体涉及一种带背腔结构的平面螺旋天线。
【背景技术】
[0002]随着无线通信技术的快速发展,人们对高速无线通信提出了更高的要求。作为一种短距离无线通信技术,超宽带(UWB)具有传输速率高、功耗低、安全性好、抗多径能力强、成本低廉等优点,引起了人们前所未有的关注。平面螺旋天线是一种超宽带天线,该天线在很宽的频带内具有良好的阻抗特性、方向图特性和圆极化特性,在电子对抗领域得到了广泛的重视和应用。平面螺旋天线包括等角螺旋天线和阿基米德螺旋天线,平面螺旋天线为平衡结构,当用同轴线等非平衡传输线对其馈电时需要加巴伦来平衡电流。申请号为CN200810202640.5的中国专利“带背腔的超宽带平面螺旋天线”中,提出了一种基于抛物曲面反射腔的平面螺旋天线,但是该天线在0.36-6.83GHz内驻波比仅小于2,抗干扰能力较差;而且随着应用频率的增长,其天线辐射损耗会增大,限制了其应用。

【发明内容】

[0003]本发明针对【背景技术】存在的缺陷,提出了一种新型的阶梯状背腔结构的平面螺旋天线,该天线在8-lSGHz内驻波比小于1.45,天线的发射和接收效率高。
[0004]本发明的技术方案如下:
[0005]—种带背腔结构的平面螺旋天线,包括输入输出端口 8、指数渐变巴伦5、平面螺旋天线1、介质板2和金属背腔7,所述指数渐变巴伦5包括平衡端6和非平衡端4,所述平衡端6连接平面螺旋天线I的两臂3,所述非平衡端4连接输入输出端口 8,所述指数渐变巴伦5由金属背腔7包裹;其特征在于,所述金属背腔7为阶梯状结构,阶梯由平衡端到非平衡端方向上呈上升趋势。
[0006]进一步地,所述平面螺旋天线I由两个中心对称的螺旋天线组成,且螺线的宽度与螺线间的间隔相等,这样形成的互补结构,有利于阻抗的宽带特性。
[0007]进一步地,所述平面螺旋天线I采用印刷电路技术制作。
[0008]进一步地,所述指数渐变巴伦5为形成于介质基片上的宽度渐变的金属带,包括平衡端6和非平衡端4,所述平衡端6连接平面螺旋天线I的两臂3,所述非平衡端4连接输入输出端口 8。
[0009]进一步地,所述金属背腔7为三级阶梯状结构,口径大于平面螺旋天线I。
[0010]进一步地,所述平面螺旋天线I由螺旋方程建立得到,位于介质板2的正面,金属背腔为阶梯状结构,位于介质板2的背面。
[0011]本发明的有益效果为:
[0012]本发明平面螺旋天线采用新型的阶梯状背腔结构,实现了8-lSGHz的宽带范围内驻波比小于1.45,具有较好的抗干扰能力,改善了平面螺旋天线的性能。
【附图说明】
[0013]图1为本发明平面螺旋天线的结构示意图;
[0014]图2为本发明带背腔结构的平面螺旋天线中指数渐变巴伦5的结构示意图;
[0015]图3为本发明带背腔结构的平面螺旋天线的阶梯状背腔的剖视图;
[0016]图4为本发明带背腔结构的平面螺旋天线的仿真驻波比示意图;
[0017]图5为本发明带背腔结构的平面螺旋天线的增益仿真示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例,详述本发明的技术方案。
[0019]如图1、2、3所示,实施例带背腔结构的平面螺旋天线包括输入输出端口8、指数渐变巴伦5、平面螺旋天线1、介质板2和金属背腔7;所述平面螺旋天线I由螺旋方程建立得到,通过印刷电路工艺印刷在介质板的正面,所述金属背腔7为三级阶梯状结构,位于介质板2的背面。
[0020]进一步地,所述金属背腔7为三级阶梯状结构,由平衡端到非平衡端方向上依次为第一阶梯、第二阶梯和第三阶梯;所述第一阶梯的长度为频率范围最大波长的四分之一,第二阶梯的长度为中心频率对应波长的四分之一,第三阶梯的长度为频率范围最小波长的四分之一,从巴伦平衡端到非平衡端方向阶梯状背腔的横截面依次增大。
[0021]进一步地,所述平面螺旋天线I由螺旋方程建立得到,具体的参数设置满足:
[0022](a)螺线的外径D取决于下限工作频率的波长Amax,其周长C = JiD 2 1.25Amax;
[0023](b)螺线的内径2ro,即馈电点的间距,对天线阻抗匹配和上限工作频率都有较大的影响,应结合馈电方式考虑,但2ro必须小于Amin/4 ;
[0024](c)螺线增长率a愈小,螺线的曲率愈大,则密度愈甚,终端效应小,但圈数过多传输损耗增大,通常取每臂约20圈;
[0025](d)螺线宽度通常等于相邻螺线的间隙宽度称自补结构,两臂为无限长的自补结构天线输入阻抗理论值为188.5Ω,一般实际天线约为140Ω ;若螺线宽度大于间隙宽度可降低输入阻抗。
[0026]进一步地,所述指数渐变巴伦5采用指数型双面微带线结构,包括平衡端6和非平衡端4,所述平衡端6连接平面螺旋天线I的两臂3,所述非平衡端4连接输入输出端口 8。
[0027]进一步地,所述介质板2为Rogerss 4003介质基板。
[0028]实施例所述带背腔结构的平面螺旋天线应用时,非平衡端4外接信号源,信号源通过指数渐变巴伦5传输到平面螺旋天线的两臂3,再由平面螺旋天线的两臂3向介质板2正反面辐射,向反面辐射的信号经过本发明提出的阶梯状金属背腔7反射,反射回来的信号在平面螺旋天线I一侧叠加,产生效率更高的辐射,并且由于特殊腔体的影响,辐射的信号驻波比很小(小于1.45),在工作频率范围内(8-18GHz)抗干扰能力很强,从而实现通信功能。
[0029]如图4所示,为本发明带背腔结构的平面螺旋天线的仿真驻波比示意图,其中横坐标代表频率,单位GHz,纵坐标为驻波比值,单位是dB;由图4可知,本发明带背腔结构的平面螺旋天线在8-lSGHz频率范围内,驻波比小于1.45。图5为本发明带背腔结构的平面螺旋天线的增益仿真示意图;由图5可知,本发明螺旋天线的增益为3.6dB。
【主权项】
1.一种带背腔结构的平面螺旋天线,包括输入输出端口(8)、指数渐变巴伦(5)、平面螺旋天线(I)、介质板(2)和金属背腔(7),所述指数渐变巴伦(5)包括平衡端(6)和非平衡端(4),所述平衡端(6)连接平面螺旋天线(I)的两臂(3),所述非平衡端(4)连接输入输出端口(8),所述指数渐变巴伦(5)由金属背腔(7)包裹;其特征在于,所述金属背腔(7)为阶梯状结构,阶梯由平衡端到非平衡端方向上呈上升趋势。2.根据权利要求1所述的带背腔结构的平面螺旋天线,其特征在于,所述平面螺旋天线(I)由两个中心对称的螺旋天线组成,且螺线的宽度与螺线间的间隔相等。3.根据权利要求1所述的带背腔结构的平面螺旋天线,其特征在于,所述平面螺旋天线I采用印刷电路技术制作。4.根据权利要求1所述的带背腔结构的平面螺旋天线,其特征在于,所述金属背腔(7)为三级阶梯状结构,口径大于平面螺旋天线(I)。5.根据权利要求1所述的带背腔结构的平面螺旋天线,其特征在于,所述平面螺旋天线(I)由螺旋方程建立得到,位于介质板(2)的正面,金属背腔为阶梯状结构,位于介质板(2)的背面。
【专利摘要】一种带背腔结构的平面螺旋天线,属于微波器件领域。包括输入输出端口、指数渐变巴伦、平面螺旋天线、介质板和金属背腔,所述指数渐变巴伦包括平衡端和非平衡端,所述平衡端连接平面螺旋天线的两臂,所述非平衡端连接输入输出端口,所述指数渐变巴伦由金属背腔包裹;其特征在于,所述金属背腔为阶梯状结构,阶梯由平衡端到非平衡端方向上呈上升趋势。本发明平面螺旋天线采用新型的阶梯状背腔结构,实现了8-18GHz的宽带范围内驻波比小于1.45,具有较好的抗干扰能力,改善了平面螺旋天线的性能。
【IPC分类】H01Q13/08, H01Q1/38, H01Q19/10
【公开号】CN105609960
【申请号】CN201610055964
【发明人】杨青慧, 赵志晨, 张怀武, 文岐业, 刘元昆, 安照辉, 杜姗姗, 刘银中
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月27日
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