低剖面的径向线螺旋天线的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种低剖面的径向线螺旋天线，包括同轴线以及依次层叠设置的第一金属层、第一介质基板、第二金属层、第二介质基板、第三金属层，所述第一金属层形成有第一螺旋线，所述第二金属层形成有与所述第一螺旋线正对并耦合的第二螺旋线，所述第三金属层作为接地，所述同轴线依次贯穿第一金属层、第一介质基板、第二金属层、第二介质基板以及第三金属层，所述同轴线的外导体与所述第三金属层电连接，所述同轴线的内导体与所述第一螺旋线的起始点电连接。本发明引入第二螺旋线与第一螺旋线之间的耦合，从而能降低对第一螺旋线反射路径上的相位需求，因此能降低第一螺旋线与第三金属层之间的距离需求，减小了天线的体积，实现了低剖面的径向线螺旋天线。
【专利说明】
低剖面的径向线螺旋天线
技术领域
[0001]本发明涉及微波技术领域，特别是涉及一种低剖面的径向线螺旋天线。【背景技术】
[0002]由于卫星是在远离地球大气层的太空中工作，信号的传输要经过电离层和雨雾层。普通的线极化天线在经过电离层时会受到电磁干扰，而使极化方向发生偏转，或者因为受到雨雾等因素的影响而发生误码现象。圆极化天线能够减小由于电离层产生的法拉利旋转效应和多径效应，所以，在卫星通信中一般会采用圆极化天线作为收发天线。因此，圆极化天线的设计就显得很重要了。[〇〇〇3]径向线螺旋天线是一种重要的非谐振式圆极化天线，由馈电结构和螺旋线构成。 但是传统的径向线螺旋天线厚度在0.15个波长，当高度降低到一定程度时，天线不再具有圆极化性能，这不利于天线的低剖面设计。通常低剖面的径向线螺旋天线主要采用的是人工磁导体和电磁带隙等技术，但其周期性结构使得加工复杂，且体积较大。
[0004]因此，现有技术存在缺陷，亟需改进。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供一种低剖面的径向线螺旋天线；以解决现有技术中的螺旋天线加工复杂体积较大的技术问题。
[0006]本发明实施案例提供一种低剖面的径向线螺旋天线，其特征在于，包括同轴线以及依次层叠设置的第一金属层、第一介质基板、第二金属层、第二介质基板、第三金属层，
[0007]所述第一金属层形成有第一螺旋线，所述第二金属层形成有与所述第一螺旋线正对并耦合的第二螺旋线，所述第三金属层作为接地，所述同轴线依次贯穿第一金属层、第一介质基板、第二金属层、第二介质基板以及第三金属层，所述同轴线的外导体与所述第三金属层电连接，所述同轴线的内导体与所述第一螺旋线的起始点电连接。
[0008]在本发明所述的低剖面的径向线螺旋天线中，所述第一金属层上还设置有一电容以及一微带线，所述同轴线的内导体依次经过所述电容以及所述微带线与所述第一螺旋线的起始点电连接。
[0009]在本发明所述的低剖面的径向线螺旋天线中，所述电容为贴片电容。
[0010]在本发明所述的低剖面的径向线螺旋天线中，所述同轴线位于该第一螺旋线以及第二螺旋线的极点的连线上。
[0011]在本发明所述的低剖面的径向线螺旋天线中，所述第一螺旋线以及第二螺旋线均为阿基米德螺旋曲线。
[0012]相较于现有技术的，本发明引入第二螺旋线与第一螺旋线之间的耦合，从而能降低对第一螺旋线反射路径上的相位需求，因此能降低第一螺旋线与第三金属层之间的距离需求，实现了低剖面的径向线螺旋天线。【附图说明】
[0013]图1是本发明一优选实施例中的低剖面的径向线螺旋天线的整体结构示意图。
[0014]图2是图1所示实施例中的低剖面的径向线螺旋天线的平面透视结构示意图。
[0015]图3是图1所示实施例中的低剖面的径向线螺旋天线的传输响应和增益响应图。
[0016]图4是图1所示实施例中的低剖面的径向线螺旋天线的轴比响应图。
[0017]图5是图1所示实施例中的低剖面的径向线螺旋天线的X0Z面方向图。
[0018]图6是图1所示实施例中的低剖面的径向线螺旋天线的Y0Z面方向图。【具体实施方式】
[0019]为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
[0020]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、 “右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0021]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0022]如图1所示，并同时参照图2,在本发明的一优选实施例中，该一种低剖面的径向线螺旋天线，包括同轴线60以及依次层叠设置的第一金属层10、第一介质基板20、第二金属层 30、第二介质基板40、第三金属层50。该介质基板20可以为罗斯板，当然并不限于此。[〇〇23]其中，第一金属层形10成有第一螺旋线11，所述第二金属层30形成有与所述第一螺旋线11正对并耦合的第二螺旋线31，所述第三金属层50作为接地，所述同轴线60依次贯穿第一金属层10、第一介质基板20、第二金属层30、第二介质基板40以及第三金属层50,所述同轴线60的外导体与所述第三金属层50电连接，所述同轴线60的内导体与所述第一螺旋线11的起始点电连接。
[0024]进一步地，在本发明所述的低剖面的径向线螺旋天线中，所述第一金属层10上还设置有一电容13以及一微带线12,所述同轴线60的内导体依次经过所述电容13以及所述微带线12与所述第一螺旋线11的起始点电连接。通过增加该电容13的方式来增强第一螺旋线 11与同轴线60之间的耦合，从而改善该低剖面的径向线螺旋天线的匹配性能。其中，该电容 13为贴片电容。
[0025]具体地，在该同轴线60位于该第一螺旋线11以及第二螺旋线31的极点的连线上。 并且第一螺旋线11以及第二螺旋线31均为阿基米德螺旋曲线。
[0026]图3是上述实施例中的低剖面的径向线螺旋天线的传输响应和增益响应图。可见其工作在1.575GHz，在中心频率处的增益为3.9dBi，10dB匹配带宽为57%。[〇〇27]图4是上述实施例中的低剖面的径向线螺旋天线的轴比响应图。带宽为29MHz，满足GPS收发天线对轴比带宽的要求。
[0028]图5是上述实施例中的低剖面的径向线螺旋天线的X0Z面方向图。图6是上述实施例中的低剖面的径向线螺旋天线的Y0Z面方向图。该低剖面的径向线螺旋天线设计采用的是介电常数为4.4,损耗角为0.015的FR4基板。
[0029]相较于现有技术的，本发明中，通过引入第二螺旋线来与第一螺旋线之间的耦合， 从而能降低对第一螺旋线反射路径上的相位需求，因此能降低第一螺旋线与第三金属层之间的距离需求，实现了低剖面的径向线螺旋天线。天线的高度能够降低到传统径向线螺旋天线的33%。
[0030]综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
【主权项】
1.一种低剖面的径向线螺旋天线，其特征在于，包括同轴线以及依次层叠设置的第一 金属层、第一介质基板、第二金属层、第二介质基板、第三金属层，所述第一金属层形成有第 一螺旋线，所述第二金属层形成有与所述第一螺旋线正对并耦合的第二螺旋线，所述第三 金属层作为接地，所述同轴线依次贯穿第一金属层、第一介质基板、第二金属层、第二介质 基板以及第三金属层，所述同轴线的外导体与所述第三金属层电连接，所述同轴线的内导 体与所述第一螺旋线的起始点电连接。2.根据权利要求1所述的低剖面的径向线螺旋天线，其特征在于，所述第一金属层上还 设置有一电容以及一微带线，所述同轴线的内导体依次经过所述电容以及所述微带线与所 述第一螺旋线的起始点电连接。3.根据权利要求2所述的低剖面的径向线螺旋天线，其特征在于，所述电容为贴片电容。4.根据权利要求1所述的低剖面的径向线螺旋天线，其特征在于，所述同轴线位于该第 一螺旋线以及第二螺旋线的极点的连线上。5.根据权利要求1所述的低剖面的径向线螺旋天线，其特征在于，所述第一螺旋线以及 第二螺旋线均为阿基米德螺旋曲线。
【文档编号】H01Q7/00GK106025525SQ201610305122
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】施金, 张 诚, 曹青华, 张威, 徐凯, 唐慧, 包志华
【申请人】南通大学