槽螺旋天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种槽螺旋天线，包括底板部分和天线部分，所述天线部分覆盖于底板部分之上，所述天线部分为槽辐射平面螺旋天线，包括天线臂、槽缝隙，所述天线臂为双臂对称结构，所述槽缝隙为平面阿基米德螺旋线，在天线臂上开槽以延长天线电长度，在最外圈的天线臂上加载连接多个贴片电阻。与普通槽螺旋天线相比，在天线尺寸不变的情况下成功的将天线的低频点从1.85GHz降至0.94GHz。现有的普通槽螺旋天线在低频段的轴比大于3dB，不符合天线圆极化的要求，本发明的槽螺旋天线在工作带宽内轴比全部小于3dB，并且在2GHz～18GHz内增益大于零。
【专利说明】槽螺旋天线
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种平面螺旋天线，尤其涉及一种小型化的槽螺旋天线，属于超宽带天线【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前在军事和商用通信领域超宽带天线应用十分普遍。超宽带天线是针对天线收发信号的相对带宽而言的，当信号的带宽与中心频率之比小于1%时称为窄带，带宽与中心频率之比在1%与25%之间称为宽带，带宽与中心频率之比大于25%时称为超宽带。超宽带天线就是用来发射和接收超宽带信号的天线装置。现有技术的超宽带天线有戴森等人研制的等角平面螺旋天线和阿基米德平面螺旋天线。
[0003]阿基米德螺旋天线自上世纪40年代提出以来，由于其能在较宽的频带内具有良好的阻抗特性、圆极化特性、方向图特性和增益特性，目前已被广泛地应用于军事电子对抗和商业领域。但由于阿基米德螺旋天线的尺寸取决于工作带宽低端频率对应的波长，因此工作在低频的传统阿基米德螺旋天线尺寸较大，难以满足实际应用需要，天线的小型化设计就显得尤为重要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种槽螺旋天线，解决现有技术的工作于低频的传统阿基米德螺旋天线尺寸较大，难以满足实际应用需要的技术问题。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
[0006]一种槽螺旋天线，包括底板部分和天线部分，所述天线部分覆盖于底板部分之上，所述天线部分为槽辐射平面螺旋天线，包括天线臂、槽缝隙，所述天线臂为双臂对称结构，所述槽缝隙为平面阿基米德螺旋线，在天线臂上开槽以延长天线电长度，在最外圈的天线臂上加载连接多个贴片电阻。
[0007]本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现:
[0008]前述槽螺旋天线，所述天线臂的臂宽为1.4mm，天线外径为50mm，由天线臂的螺旋线起始点开始沿螺旋线旋转至21/4 π处开始开槽并延展至天线最外圈，槽的宽度为0.4mm;所述贴片电阻为6个，包括阻值为220 Ω的第一电阻、第二电阻，阻值为180 Ω的第三电阻、第四电阻，阻值为140Ω的第五电阻、第六电阻，所述第一电阻、第二电阻分别加载连接于最外圈天线臂的1/15 π处和16/15π处，所述第三电阻、第四电阻分别加载连接于最外圈天线臂的5/12π处和17/12π处，所述第五电阻、第六电阻分别加载连接于最外圈天线臂的3/4 π处和7/4 π处。
[0009]前述槽螺旋天线,所述底板部分为介电常数为2.2,厚度为2mm的基板。
[0010]前述槽螺旋天线,所述底板部分为介电常数为2.2,厚度为2mm的Rogers RT基板。[0011 ] 与现有技术相比，本发明的有益效果是:与普通槽螺旋天线相比，在天线尺寸不变的情况下成功的将天线的低频点从1.85GHz降至0.94GHz。现有的普通槽螺旋天线在低频段的轴比大于3dB，不符合天线圆极化的要求，本发明的槽螺旋天线在工作带宽内轴比全部小于3dB，并且在2GHz~18GHz内增益大于零。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是普通的槽螺旋天线的构造图；
[0013]图2是本发明的小型化槽螺旋天线的构造图；
[0014]图3是普通的槽螺旋天线和本发明的小型化槽螺旋天线的反射损耗曲线对比图；
[0015]图4是普通的槽螺旋天线和本发明的小型化槽螺旋天线的轴向轴比曲线对比图；
[0016]图5是普通的槽螺旋天线和本发明的小型化槽螺旋天线的轴向增益曲线对比图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0018]槽螺旋天线可近似看成是平面螺旋天线的互补形式，因而它与平面螺旋天线一样，也是一种非频变天线，并具有超宽的频带，稳定的增益和较低的轴比。
[0019]本发明提供的是一种工作频率在0.95GHz~18GHz并且在工作带宽内轴比小于3dB的直径仅为50mm的平面螺旋天线。
[0020]如图1所示，普通的槽螺旋天线的模型是由一个半径比阿基米德螺旋天线外径稍大的圆片切去阿基米德天线而来，这样槽缝隙部分为传统阿基米德螺旋天线。阿基米德螺旋天线外径R0为25mm，由公式C = 2 Ji Rtl≥1.25 λ max决定，C为天线外边缘周长，λ max为天线最低工作频率所对应的波长；内半径A应满足2 (Ι < λ min/4的条件，λ min为天线最高工作频率所对应的波长。如图1，PEC部分与槽缝隙部分形成一个自互补结构，臂宽为1.4mm。天线采用介电常数为2.2,厚度为2mm的Rogers RT介质板。
[0021]如图2所示，为了改善天线低频特性，在普通的槽螺旋天线臂上进行开槽，延长天线的电长度，通过优化计算从天线臂第6圈至第8圈开槽，即由天线臂的螺旋线起始点开始沿螺旋线旋转至21/4 π处开始开槽并延展至天线最外圈，槽的宽度为0.4mm,另一条天线臂则与之对称。为了实现低轴比，再在最外圈的天线臂上加载贴片电阻，目的是为了吸收终端反射波。具体的位置是，先建立一个二维平面坐标系，将天线臂的两个螺旋线的起始点放在X轴上，所述贴片电阻为6个，包括阻值为220 Ω的第一电阻1、第二电阻2，阻值为180 Ω的第三电阻3、第四电阻4，阻值为140Ω的第五电阻5、第六电阻6，所述第一电阻1、第二电阻2分别加载连接于最外圈天线臂的1/15 π和16/15π角度之处，所述第三电阻3、第四电阻4分别加载连接于最外圈天线臂的5/12 π和17/12π角度之处，所述第五电阻5、第六电阻6分别加载连接于最外圈天线臂的3/4 π和7/4π角度之处。
[0022]如图3所示，可以看出，本发明的小型化天线-1OdB反射损耗的低端频率为
0.94GHz，而普通的槽螺旋天线低端频率为1.85GHz，低端频率降低了 910MHz。
[0023]如图4所示，由于天线放置在XY平面，而垂直于天线平面的方向为主辐射方向，SP轴向(Z轴)为天线的主辐射方向。一般考察主辐射方向的圆极化特性和增益特性。可以看出改进后的槽螺旋天线在低频端的轴比得到改善，在2GHz~18GHz全部在3dB以下。
[0024]如图5所示，为小型化天线与普通的槽螺旋天线的轴向增益图，在2GHz~5.5GHz低频段小型化天线的增益低于普通的槽螺旋天线，究其原因主要是天线在低频工作时电磁主要分布在天线的外圈，而外圈加载的吸收电阻，吸收了部分能量，损失了部分增益。
[0025]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种槽螺旋天线，包括底板部分和天线部分，所述天线部分覆盖于底板部分之上，所述天线部分为槽辐射平面螺旋天线，包括天线臂、槽缝隙，所述天线臂为双臂对称结构，所述槽缝隙为平面阿基米德螺旋线，其特征在于，在天线臂上开槽以延长天线电长度，在最外圈的天线臂上加载连接多个贴片电阻。
2.如权利要求1所述的槽螺旋天线，其特征在于，所述天线臂的臂宽为1.4mm，天线外径为50mm,由天线臂的螺旋线起始点开始沿螺旋线旋转至21/4 π处开始开槽并延展至天线最外圈，槽的宽度为0.4mm ;所述贴片电阻为6个，包括阻值为220 Ω的第一电阻、第二电阻，阻值为180Ω的第三电阻、第四电阻，阻值为140Ω的第五电阻、第六电阻，所述第一电阻、第二电阻分别加载连接于最外圈天线臂的1/15 π处和16/15 π处，所述第三电阻、第四电阻分别加载连接于最外圈天线臂的5/12 π处和17/12π处，所述第五电阻、第六电阻分别加载连接于最外圈天线臂的3/4 π处和7/4 π处。
3.如权利要求1所述的槽螺旋天线，其特征在于，所述底板部分为介电常数为2.2，厚度为2mm的基板。
4.如权利要求3所述的槽螺旋天线，其特征在于，所述底板部分为介电常数为2.2，厚度为2mm的Rogers RT基板。
【文档编号】H01Q1/36GK103972642SQ201410182850
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】田雨波, 王兆尹, 邱大为 申请人:江苏科技大学