[實用新型]新型小型化超寬帶圓極化天線

有效

• 申請號: 201420132154.1
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN203950910U
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 葛俊祥;許準;周勇;于兵
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q21/24
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進

技術領域

本發明屬于天線技術領域領域，特別涉及一種新型小型化超寬帶圓極化天線。?

背景技術

隨著天線理論技術的不斷發展以及各頻段通信等無線系統的需求，作為一種接收和發射電磁波的重要設備─天線正逐步向超寬帶、小型化方向發展。超寬帶圓極化天線具有多方面的寬頻帶特性，無論是方向特性、阻抗特性還是極化特性都是寬頻帶的，這些特性使得天線在傳輸速率、功耗、安全性、抗多徑干擾及重影等方面較其他天線有著不可取代的優勢。因此，在軍事電子系統、超寬帶通信、衛星通信等眾多應用領域獲得了廣泛的應用。?

現有的超寬帶圓極化天線如阿基米德螺旋天線、等角螺旋天線，這類天線形式單一，且在確定頻帶的情況下，很難在傳統設計尺寸上進一步實現在體積上的小型化，而在實際需要中往往為了減小尺寸而舍棄了天線的帶寬（低頻部分）。本發明首次采用平面等角螺旋天線與球面螺旋線相結合的形式解決以上問題，在高頻段，主要能量通過平面螺旋部分輻射，球面螺旋作為平面螺旋的末端加載;而在低頻段，平面螺旋部分沒有足夠的電長度產生輻射，此時的平面螺旋等同于球面螺旋的一部分，能量集中在球面螺旋部分輻射。此設計有效的避免了傳統螺旋天線在低頻工作時徑向尺寸大這一問題。與此同時，天線的帶寬也有了很大的展寬。?

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了新型小型化超寬帶圓極化天線。?

為解決上述問題，本發明采用的方法是：一種新型小型化超寬帶圓極化天線，包括平面等角螺旋天線部分，球面螺旋天線部分，天線饋電巴倫以及天線反射腔體；平面等角螺旋天線部分由平面螺旋雙臂構成；球面螺旋天線部分由球形介質及螺旋銅線構成：所述的平面等角螺旋天線部分嵌入在所述的球面螺旋天線部分的球形介質中，經過平面等角螺旋天線部分的平面螺旋部分與螺旋銅錢之間1/4圓周的過渡焊接在一起；所述的天線的饋電巴倫從天線底部穿過天線反射腔體后與平面螺旋天線部分圓心附近的螺旋雙臂始端相連接。?

作為本發明的一種改進，所述的平面螺旋雙臂的螺旋線其中一臂方程的極坐標表達形式為?其中為螺旋線起始半徑，為螺旋線外半徑，為螺旋線內半徑，為螺旋率，另外一臂由此臂旋轉180°而得。?

作為本發明的一種改進，所述的球面螺旋線的直角坐標方程為：,其中為球半徑，N表示螺旋線的圈數。?

作為本發明的一種改進，所述的天線饋電巴倫的方程形式為，、分別為巴倫平衡端尺寸小的那端的寬度，為非平衡端尺寸大的那端的寬度相關的常數，為指數漸變率，為巴倫的長度。?

作為本發明的一種改進，所述的天線反射腔體為鋁制錐形曲面。?

作為本發明的一種改進，在所述的天線的饋電巴倫部分焊接有SMA接頭，并在反射腔體底部封有底蓋。?

有益效果：?

本發明提出以平面等角螺旋天線與球面螺旋天線相結合的形式，此結構不但具有展寬天線低頻帶寬的能力，還可實現其小型化的目的。該天線工作于800Mhz-20Ghz頻帶范圍內的圓極化天線在整個頻段內電壓駐波＜2，圓極化度（軸比）≤3dB，增益≥3dB，體積較同樣倍頻程天線小，結構簡單、易于加工，適用于寬帶通信、衛星通信等領域。

附圖說明

圖1是超寬帶圓極化天線平面螺旋結構示意圖。?

圖2是超寬帶圓極化天線球面螺旋結構示意圖。?

圖3是超寬帶圓極化天線饋電結構示意圖。?

圖4是超寬帶圓極化天線剖視圖。?

圖5是超寬帶圓極化天線外形圖。?

圖6是超寬帶圓極化天線平面螺旋計算圖。?

圖7是該圓極化天線的電壓駐波比曲線圖。?

圖8是該超寬帶圓極化天線的圓極化度（軸比）曲線圖。?

圖9是該超寬帶圓極化天線的增益曲線圖。?

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，進一步闡明本發明，應理解下述具體實施方式僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。需要說明的是，下面描述中使用的詞語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語“內”和“外”分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向。?

如圖4所述的新型小型化超寬帶圓極化天線，包括平面等角螺旋天線部分，球面螺旋天線部分，天線饋電巴倫以及天線反射腔體。所述的平面等角螺旋天線部分嵌入在所述的球面螺旋天線部分的球形介質中，經過平面等角螺旋天線部分平面螺旋部分與螺旋銅錢之間1/4圓周的過渡焊接在一起，如圖5所示。所述的天線的饋電巴倫從天線底部穿過天線反射腔體后與平面螺旋天線部分圓心附近的螺旋雙臂始端相連接。?