[發明專利]一種具有優異軸比性能的軸向模螺旋天線

有效

• 申請號: 201310382952.X
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103474746A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 呂慶立;崔兆云;李榮軍;王勇
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H01Q1/14
• 分類號: H01Q1/14;H01Q19/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

技術領域

本發明涉及一種軸向模螺旋天線，特別是一種具有優異軸比性能的軸向模螺旋天線。

背景技術

大型可展開多波束天線的饋源陣由幾十個甚至上百個陣元組成，由于陣元數量多，對陣元的重量有嚴格要求，軸向模螺旋天線以其輕量化的優勢廣泛使用在多波束天線的饋源陣中。螺旋天線的軸比性能直徑影響到饋源陣的性能，進而影響整個天線的性能，若螺旋天線的軸比性能較差或比較臨界，則整個多波束天線的C/I性能會受到嚴重影響。

經典設計的螺旋天線，其軸比性能利用增加螺旋的圈數、適當選取螺距及螺旋上升角來優化，但使用這些措施提高螺旋天線的軸比特性已經達到了極限，尤其是饋源陣對螺旋天線的高度有嚴格要求，進一步限制了螺旋天線軸比特性的提升。目前，采用經典設計的螺旋天線已經不能滿足高性能多波束天線的需求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種具有優異軸比性能的軸向模螺旋天線，通過采用軸比展寬三角槽和軸比對稱金屬圓環結構，并對軸比方向圖進行軸比展寬設計和對稱性設計優化，大大提高了螺旋天線在大照射張角內的軸比水平，有效的改善了軸比方向圖的對稱性。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

一種具有優異軸比性能的軸向模螺旋天線，包括輻射杯體、螺旋線、螺旋線支撐塔和TNC接頭，其中TNC接頭固定在輻射杯體的外底面中心，螺旋線支撐塔固定在輻射杯體的內底面中心，螺旋線纏繞在螺旋線支撐塔上，螺旋線與TNC接頭之間通過焊接連接，輻射杯體呈圓筒狀，邊緣均勻分布有多個軸比展寬三角槽，內底面上設有軸比對稱金屬圓環，且所述軸比對稱金屬圓環的圓心與輻射杯體內底面的圓心重合。

在上述具有優異軸比性能的軸向模螺旋天線中，輻射杯體的內直徑為0.85λ～1.1λ，高度為0.25λ～0.35λ。

在上述具有優異軸比性能的軸向模螺旋天線中，均勻分布在輻射杯體邊緣上的軸比展寬三角槽的數目大于等于6個。

在上述具有優異軸比性能的軸向模螺旋天線中，軸比展寬三角槽的深度小于輻射杯體高度的一半，張角大于360°/N，其中N為軸比展寬三角槽的數目。

在上述具有優異軸比性能的軸向模螺旋天線中，軸比展寬三角槽三角形的兩個邊為直線或曲線。

在上述具有優異軸比性能的軸向模螺旋天線中，曲線為指數曲線或多項式曲線。

在上述具有優異軸比性能的軸向模螺旋天線中，軸比對稱金屬圓環的高度等于螺旋線繞制第一圈螺旋線起始位置距離輻射杯體內底面高度與第二圈螺旋線起始位置距離輻射杯體內底面高度之和的一半。

在上述具有優異軸比性能的軸向模螺旋天線中，軸比對稱金屬圓環的內直徑與螺旋線繞制的第一圈螺旋線的直徑差值為0.2λ～0.3λ。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

（1）本發明通過在輻射杯體上開軸比展寬三角槽的措施，有效的降低了螺旋天線縱向電流在±40°張角處的交叉極化分量，從而使得本發明的螺旋天線在±40°張角內的軸比性能小于1dB，而經典設計的螺旋天線在±40°張角內的軸比小于2.5dB，本發明大大提高了螺旋天線在大照射張角內的軸比特性；

（2）本發明通過在輻射杯體內底部加載一個軸比對稱金屬圓環的措施，有效的改善了軸比方向圖的對稱性，使得螺旋天線的軸比方向圖比經典設計的軸比方向圖更對稱；

（3）本發明通過理論研究并結合大量試驗對軸比展寬三角槽的個數、形狀、尺寸進行了優化設計，同時對軸比對稱金屬圓環的尺寸進行了優化設計，使得螺旋天線的軸比方向圖比經典設計的螺旋天線軸比方向圖在相同的張角范圍內更小、更對稱，螺旋天線在大照射張角內的軸比特性更佳優異；

（4）本發明軸比展寬三角槽三角形的兩個邊可以為直線或曲線，曲線可以為指數曲線、多項式曲線或其它曲線，滿足不同的需求，結構設計具有較強的靈活性。

附圖說明

圖1為本發明具有優異軸比性能的軸向模螺旋天線結構圖；

圖2為本發明軸向模螺旋天線中輻射杯體結構圖；

圖3為本發明實施例中測試的軸比方向圖；

圖4為經典設計測試的軸比方向圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的描述：