[發明專利]一種改善低仰角特性的單螺旋天線

有效

• 申請號: 201710361436.7
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107317093B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 魏瑰;廖西斌;鐘志強;胡丹耀;劉中全;陳量;蘇凌旭;王凱;王波;呂鴻
• 申請（專利權）人: 重慶金美通信有限責任公司
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種改善低仰角特性的單螺旋天線，包括螺旋(1)、介質支柱(2)、底板(3)、矮套筒(4)、螺柱(5)、連接器(6)。連接器(6)位于底板(3)背面的中心位置，實現單螺旋的同軸饋電，螺旋(1)由介質支柱(2)支撐并輻射圓極化波，矮套筒(4)和八個螺柱(5)均位于底板(3)正面并與底板(3)連接，八個螺柱(5)均勻分布在矮套筒(4)之外，且八個螺柱(5)所處圓周、矮套筒(4)和螺旋(1)具有同一圓心，矮套筒展寬了高頻點的輻射方向圖和軸比方向圖，螺柱展寬了低頻點的輻射方向圖和軸比方向圖，從而有效地改善了天線的低仰角特性，矮套筒和螺柱共同作用，使天線在20％的頻率帶寬內的性能一致性很好。

技術領域

本發明涉及一種天線圓極化技術，尤其涉及一種改善低仰角特性的寬頻帶單螺旋天線。

背景技術

中心饋電的單螺旋天線作為小增益的圓極化定向天線，應用到空地通信中，具有制作簡單、成本很低等優點。該天線的3dB輻射波束寬度為70°左右，軸比特性在3dB輻射波束寬度內往往較好，但在3dB輻射波束寬度之外軸比特性就急劇惡化，致使低仰角特性很差，因此極大地限制了該天線的應用。利用圓環或沿圓周均布的螺柱進行加載，可以改善圓極化天線的軸比性能。例如專利“一種環加載微帶貼片天線”（200910243283.1），圓形輻射貼片進行卷邊來作為環加載，使工作在1.62～1.68GHz的貼片天線在主極化±15°范圍內的軸比從6dB降為2dB。當加載于某些天線時，還可同時展寬輻射和軸比方向圖，從而改善低仰角性能，但是往往頻率帶寬不寬。例如華南理工大學的碩士論文《北斗寬波束及寬帶圓極化天線研究》中，采用圓環和螺柱的籠形結構作為寄生單元，加載于四線螺旋，最大增益為2.3dB，3dB軸比波束寬度從100°展寬為156°，3dB功率波束寬度從150°展寬為180°，但天線的頻率帶寬僅為8%。

發明內容

本發明提出了一種改善低仰角特性的單螺旋天線，屬于小增益的圓極化定向天線，包括螺旋（1）、介質支柱（2）、底板（3）、矮套筒（4）、螺柱（5）、連接器（6）。連接器（6）位于底板（3）背面的中心位置，連接器（6）的內導體通過通孔穿過底板（3）到底板（3）的正面，并與螺旋（1）的下端相連，實現單螺旋的同軸饋電。螺旋（1）由介質支柱（2）支撐并輻射圓極化波，矮套筒（4）和八個螺柱（5）均位于底板（3）正面并與底板（3）連接，八個螺柱（5）均勻分布在矮套筒（4）之外，且八個螺柱（5）所處圓周、矮套筒（4）和螺旋（1）具有同一圓心。螺柱（5）的高度大于矮套筒（4）的高度，八個螺柱（5）所處圓周的直徑大于矮套筒（4）的直徑，矮套筒（4）的直徑大于螺旋（1）的直徑。單獨的單螺旋的輻射能量集中于高仰角區而低仰角能量弱，在單螺旋的底板上安裝矮套筒和螺柱后，矮套筒可視為高頻點的扼流環，高度更高的八個螺柱可視為低頻點的扼流環，它們的輻射能量集中于低仰角區，從而彌補了單獨的單螺旋的低仰角能量的不足。矮套筒的直徑小、高度低，螺柱在大直徑的圓周上排列、高度高，二者直徑、高低有差別，利于工程實現，且矮套筒的內緣利于加裝天線罩和灌膠封裝。

本發明的有益技術效果是：矮套筒展寬了高頻點的輻射方向圖和軸比方向圖，螺柱展寬了低頻點的輻射方向圖和軸比方向圖，從而有效地改善了天線的低仰角特性，矮套筒和螺柱共同作用，使天線在20%的頻率帶寬內的性能一致性很好。

附圖說明

圖1、本發明的結構示意圖；

圖2、有、無矮套筒和螺柱時的天線電壓駐波比；

圖3、有、無矮套筒和螺柱時，低頻點的天線輻射方向圖；

圖4、有、無矮套筒和螺柱時，中心頻點的天線輻射方向圖；

圖5、有、無矮套筒和螺柱時，高頻點的天線輻射方向圖；

圖6、有、無矮套筒和螺柱時，低頻點的天線軸比方向圖；

圖7、有、無矮套筒和螺柱時，中心頻點的天線軸比方向圖；