一种应用新材料的圆柱螺旋天线的制作方法

本发明属于天线设计，尤其涉及一种应用新材料的圆柱螺旋天线。

背景技术：

1、螺旋天线是一种行波天线，频带很宽，因此在vhf和uhf频段被广泛应用，既可作为独立天线(或构成螺旋天线阵列)使用，又可作为其他面天线初级馈源；螺旋天线具有很宽频带的电阻特性，只要保证足够的长度，就能很容易实现宽频特性，而且在频带内稳定性非常好，不仅可以实现宽角度覆盖的圆极化特性，而且天线实物还具有体积小，重量轻，结构稳定，增益较高的优点，因而得到了高度的重视，在各种通信领域中都得到了广泛应用。

2、早期的研究者，用金属导线或金属条绕制成一定尺寸的圆柱或圆锥螺旋线，接入馈电线，就制成了螺旋天线，结构简单，性能良好，这种制作简单的天线实物对早期的研究贡献很大；目前，在工程应用领域，普遍使用的螺旋天线有平面阿基米德螺旋天线、圆锥螺旋天线、圆柱螺旋天线等。

3、平面阿基米德螺旋天线具有宽频带、小尺寸、圆极化等优点，对阿基米德天线而言，螺旋线外径d取决于下限频率对应的波长，一般应使其周长d＝1.25λ，因此在一些对尺寸要求严格的通信系统中，其应用受到很大限制。

4、圆锥螺旋天线不但具有普通螺旋天线的优点，即宽频带和良好的圆极化特性，而且辐射特性为单向辐射，同时波瓣宽度很宽，再加上这种结构本身体积小易于加工，可以方便的组装，因此在工程中得到了广泛应用；传统的圆锥螺旋天线在取得较好的天线性能时，所需尺寸为：螺旋高h max，螺旋线底端外径d 0.375max，这种螺旋应用于频率较高的领域时，能很好满足所需。

5、圆柱螺旋天线也具有良好的圆极化和宽频带特性，整体尺寸也小于阿基米德天线，可以应用于较低的uhf频，但是方向图的3db波瓣宽度较窄，无法实现所需要的半球覆盖特性，因此通常采用圆柱螺旋天线作为天线阵的阵元，利用阵列特性，达到所需的方向图覆盖特性，圆柱螺旋天线阵列具有高增益、宽频带、低轴比等良好性能，可满足很多通信领域的应用技术要求。

6、但是，通常可应用于uhf频段的圆柱螺旋天线的重量都在3kg以上，当单元数量较多时，天线阵列整体重量会比较大，这就严重限制了天线阵列的应用领域，因此，需要一种应用新材料的圆柱螺旋天线来解决上述问题。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明设计了一种应用新材料的圆柱螺旋天线，重量非常轻，且性能良好，既可作为独立天线使用也可以构成螺旋天线阵列使用。

3、(二)技术方案

4、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种应用新材料的圆柱螺旋天线，所述应用新材料的圆柱螺旋天线由环氧电路板、聚酰亚胺薄膜电路板、pmi泡沫圆柱和金属立柱组成；

5、所述聚酰亚胺薄膜电路板卷绕在pmi泡沫圆柱表面，所述金属立柱下端法兰盘与环氧电路板用螺钉固定，且金属立柱上端小圆盘压在pmi泡沫圆柱上表面，且用螺钉与金属立柱主体紧固，且pmi泡沫圆柱与环氧电路板之间通过金属立柱连接。

6、优选的，所述聚酰亚胺薄膜电路板厚度为0.125mm，重量为16-20g，且聚酰亚胺薄膜电路板表面沿斜对角平行印刷金属线。

7、优选的，所述聚酰亚胺薄膜电路板表面印刷的金属线在pmi泡沫圆柱表面呈现螺旋上升，且螺旋的金属线等效于普通螺旋天线的金属螺旋臂。

8、优选的，所述pmi泡沫圆柱重量为160g，且pmi泡沫圆柱与聚酰亚胺薄膜电路板用聚酰胺树脂加环氧树脂混合胶粘接。

9、优选的，所述聚酰亚胺薄膜电路板与环氧电路板上都刻有金属线电路，且通过锡焊焊接实现电连接。

10、优选的，所述圆柱螺旋天线整体重量不超过300g。

11、(三)有益效果

12、本发明的有益效果在于：

13、本发明设计的一种应用新材料的圆柱螺旋天线，通过在结构中采用了聚酰亚胺薄膜和pmi泡沫这两种新材料，天线整体重量仅为普通圆柱螺旋天线重量的10％，性能却可达到与普通圆柱螺旋天线一致，非常有利于阵列结构中多单元的使用，同时圆柱螺旋天线重量减轻后，可以扩展天线的应用环境，在多天线组阵工作时也有更大的优势。

技术特征：

1.一种应用新材料的圆柱螺旋天线，其特征在于：所述应用新材料的圆柱螺旋天线由环氧电路板(1)、聚酰亚胺薄膜电路板(2)、pmi泡沫圆柱(3)和金属立柱(4)组成；

2.根据权利要求1所述的一种应用新材料的圆柱螺旋天线，其特征在于：所述聚酰亚胺薄膜电路板(2)厚度为0.125mm，重量为16-20g，且聚酰亚胺薄膜电路板(2)表面沿斜对角平行印刷金属线。

3.根据权利要求2所述的一种应用新材料的圆柱螺旋天线，其特征在于：所述聚酰亚胺薄膜电路板(2)表面印刷的金属线在pmi泡沫圆柱(3)表面呈现螺旋上升，且螺旋的金属线等效于普通螺旋天线的金属螺旋臂。

4.根据权利要求1所述的一种应用新材料的圆柱螺旋天线，其特征在于：所述pmi泡沫圆柱(3)重量为160g，且pmi泡沫圆柱(3)与聚酰亚胺薄膜电路板(2)用聚酰胺树脂加环氧树脂混合胶粘接。

5.根据权利要求1所述的一种应用新材料的圆柱螺旋天线，其特征在于：所述聚酰亚胺薄膜电路板(2)与环氧电路板(1)上都刻有金属线电路，且通过锡焊焊接实现电连接。

6.根据权利要求1所述的一种应用新材料的圆柱螺旋天线，其特征在于：该所述圆柱螺旋天线整体重量不超过300g。

技术总结
本发明涉及一种应用新材料的圆柱螺旋天线，工作于UHF频段，解决了现有工作于该频段的圆柱螺旋天线因重量太重而无法大范围使用的技术问题。本发明基于由聚酰亚胺薄膜电路板、PMI泡沫圆柱、环氧电路板、金属立柱组成的圆柱螺旋天线。通过在天线结构中采用了聚酰亚胺薄膜和PMI泡沫两种新材料，天线整体重量仅为常用天线重量的10％，非常有利于阵列结构中多单元的使用，本发明可适用于设计各种频段圆柱螺旋天线，圆柱螺旋天线可以作为单元应用于反射面馈源和测试天线，也可以多个螺旋天线组成阵列应用于卫星通信。

技术研发人员：卫静,李英杰,彭万峰
受保护的技术使用者：西安克拉克通信科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13