三频圆极化螺旋天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于天线技术领域，涉及一种三频圆极化螺旋天线，可用于P/L/S频 段的星载卫星通信。
【背景技术】
[0002] 在无线通信中，天线是发射和接收电磁波的一个重要设备，其中圆极化天线又被 广泛用于卫星通信领域，随着卫星通信事业的发展，尤其是星载设备，对天线提出了更高的 要求，包括多频点、宽波束、小型化等。
[0003] 四臂螺旋天线和双臂螺旋天线都是具有圆极化辐射特性的天线，被广泛用于卫星 通信领域。四臂螺旋天线的优点在于具有半球覆盖的宽波束、优良的广角圆极化、不需要参 考地等优点，但是其固有频带较窄。中国专利授权号CN102931468A，公开了一种双频四臂 螺旋天线，其结构如图1所示，两个四臂螺旋天线以封闭或者级联的方式共轴安装，两者组 合的整体可以实现双频工作，但是四臂螺旋在多个组合实现多频点工作时会产生难以放置 的问题，即封闭或者级联的方式会导致下部或者内部的四臂螺旋天线电性能参数较恶劣， 同时，天线的体积也会偏大，在三频或者更多频工作要求下更是难以满足性能要求。中国专 利授权号CN101083358A公开了一种三频圆极化GPS微带贴片天线，该天线采用三层微带 贴片形式来实现三频圆极化，但微带天线存在辐射效率低，且其低仰角和圆极化均不太理 想。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于解决了上述现有技术存在的缺陷，提出了一种三频圆极化 螺旋天线，用以解决现有螺旋天线体积较大且辐射性能差的问题，符合使用环境需求。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
[0006] -种三频圆极化螺旋天线，包括辐射体和馈电网络；辐射体由上辐射体和下辐射 体组成，上辐射体安装在下辐射体的正上方，形成上下层叠结构；上辐射体是由空心锥状变 角介质结构4和印制在其外表面的双臂螺旋贴片2组成，下辐射体是由空心柱状介质结构 3和印制在其外表面的四臂螺旋贴片1组成；双臂螺旋贴片2采用右旋旋向，从顶端馈电， 四臂螺旋贴片1采用左旋旋向，从底端馈电；四臂螺旋贴片1的顶端到双臂螺旋贴片2的底 端距离大于等于140mm;在下辐射体的底端设置有馈电网络电路板6,用于给四臂螺旋贴片 1馈电。
[0007] 上述三频圆极化螺旋天线，所述空心锥状变角介质结构4采用由两个不同锥角的 空心圆锥形介质结构平滑连接而成，其底部与第一固定底板7固定。
[0008] 上述三频圆极化螺旋天线，所述空心柱状介质结构3的直径为R1，其取值范围 100mm<Rl< 120mm，其底部通过馈电网络电路板6与第二固定底板8固定。
[0009] 上述三频圆极化螺旋天线，所述四臂螺旋贴片1的长度等于P波段四分之 一中心工作波长，宽度为wl，其取值范围1mm< 5mm，螺旋角为a1，其取值范围 30。彡a1 彡 40° 〇
[0010] 上述三频圆极化螺旋天线，所述馈电网络的端口采用幅度相等且相位相差90度 的一分四结构，四个端口的相位按右手螺旋规则排布，以产生低频P波段右旋圆极化辐射。
[0011] 上述三频圆极化螺旋天线，所述双臂螺旋贴片2由第一螺旋贴片21和第二螺旋 贴片22组成，该两个螺旋贴片21，22的宽度为《2,其取值范围1mm<w2 < 5mm，螺旋角为 a2,其取值范围74°彡a2<80°。
[0012] 上述三频圆极化螺旋天线，所述双臂螺旋贴片2由同轴线5馈电，该同轴线5输出 端的内芯51焊接在第一螺旋贴片21的顶端，外芯52沿第二螺旋贴片22从顶端焊接到底 端，最终将外芯52焊接到第一固定底板7上，以产生中间频段L波段和高频段S波段的右 旋圆极化。
[0013] 上述三频圆极化螺旋天线，所述第一固定底板7通过三个非金属支撑柱9与第二 固定底板8固定，该两个固定底板7和8均采用轻质合金。
[0014] 本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：
[0015] 1、本实用新型由于采用了将一个空心锥形变角结构的辐射体和一个空心圆柱状 辐射体叠层共轴放置的方式，且采用两种不同的螺旋天线形式，实现三频圆极化辐射，减少 了由于天线叠层放置数量过多对底部天线性能的影响，天线结构简单、体积较小、重量轻， 能够用于对天线体积要求严格的环境。
[0016] 2、本实用新型的上辐射体由于采用了空心锥形变角结构的介质结构，通过改变圆 锥的锥角，改善了天线在宽带内波束宽度的一致性，提高了天线的低仰角增益。
[0017] 3、本实用新型的下辐射体由于采用了底馈的馈电方式，使得上辐射体的馈线能放 置在下辐射体的正中心，上下辐射体都呈现了轴对称状态，减小了对上下辐射体辐射性能 的影响。
【附图说明】
[0018] 图1为现有双频四臂螺旋天线的整体结构图；
[0019] 图2为本实用新型的整体结构图；
[0020] 图3为本实用新型四臂螺旋结构图；
[0021] 图4为本实用新型两臂螺旋顶部结构图；
[0022] 图5为本实用新型的两臂螺旋结构图；
[0023] 图6为本实用新型的上下叠层固定结构图；
[0024] 图7为本实用新型实施例1的下辐射体驻波比测试图；
[0025] 图8为本实用新型实施例1的上辐射体驻波比测试图；
[0026] 图9为本实用新型实施例1的下辐射体P波段不同平面辐射方向图；
[0027] 图10为本实用新型实施例1的上辐射体L波段不同平面辐射方向图；
[0028] 图11为本实用新型实施例1的上辐射体S波段不同平面辐射方向图；
【具体实施方式】
[0029] 以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述：
[0030] 实施例1
[0031] 参照图2,上辐射体是由空心锥状变角介质结构4和印制在其外表面的双臂螺旋 贴片2组成，下辐射体是由空心柱状介质结构3和印制在其外表面的四臂螺旋贴片1组成， 在上辐射体和下辐射体的底部分别设置有第一固定底板7和第二固定底板8,三个非金属 支撑柱9穿过空心柱状介质结构3的空心，通过第一固定底板7将上辐射体固定在第二固 定底板8上，使得两个辐射体上下共轴，形成层叠结构；双臂螺旋贴片2的旋向为右旋，采 用顶馈方式进行馈电，通过同轴线5馈电，该同轴线5输出端的内芯51和外芯52分别与第 一螺旋贴片21和第二螺旋贴片22相连，外芯52沿第二螺旋贴片22从顶部焊接到底部，最 终将外芯52焊接到第一固定底板7上，以产生中间频段L波段和高频段S波段的右旋圆极 化。四臂螺旋贴片1的旋向为左旋，采用底馈方式馈电，在下辐射体的底端设置有馈电网 络电路板6,馈电网络的端口采用幅度相等且相位相差90度的一分四结构，四个端口的相 位按右手螺旋规则排布，以产生低频P波段右旋圆极化辐射。四臂螺旋贴片1的顶端到双 臂螺旋贴片2的底端距离大于等于140mm，以排除二者独立工作时的相互干扰。
[0032] 参照图3,下辐射体通过螺栓固定在第二固定底板8上，空心柱状介质结构3的直 径R1取110mm，四臂螺旋贴片1螺旋长度取四分之一中心工作波长，螺旋宽度wl取4mm，螺 旋升角a1取55度。
[0033] 参照图4,双臂螺旋贴片2采用顶部馈电方式由同轴线5馈电，该同轴线5的内芯 51和外芯52分别与第一螺旋贴片21和第二螺旋贴片22相连，以实现右旋圆极化；外芯52 沿第二螺旋贴片22从顶部焊接到底部，将外芯52焊接到第一固定底板7上，第一螺旋贴片 21和第二螺旋贴片22的宽度均取3mm。
[0034] 参照图5,空心锥状变角介质结构4采用空心锥状变角结构，是由上下两个不同锥 角的空心圆锥形介质结构平滑连接而成，其中上