[發(fā)明專利]一種新型阿基米德螺旋定向天線

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710573149.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-14
• 公開（公告）號(hào): CN107611594A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙青;童繼生;郭佶玙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q7/00;H01Q17/00
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心51203
• 代理人: 甘茂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超寬帶天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種新型阿基米德螺旋定向天線。

背景技術(shù)

超寬帶天線以其超寬的帶寬特性以及廣泛的應(yīng)用范圍，引起了世界各國學(xué)者的關(guān)注與研究，特別是在超寬帶雷達(dá)、導(dǎo)彈制導(dǎo)以及通信領(lǐng)域，超寬帶天線是其關(guān)鍵技術(shù)之一。

在頻域步進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)中，若想提高系統(tǒng)的各項(xiàng)性能，提升天線帶寬是一個(gè)很好的突破口，使用超寬帶天線的頻域步進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)，天線的帶寬與系統(tǒng)的分辨率在一定范圍內(nèi)是成正比的，比如在頻域步進(jìn)探地雷達(dá)系統(tǒng)中，提升天線帶寬，擴(kuò)寬系統(tǒng)頻率步進(jìn)范圍是提升分辨率的一種很好的手段。在導(dǎo)彈制導(dǎo)領(lǐng)域，特別是反輻射導(dǎo)彈，天線的帶寬越寬，其對(duì)輻射信號(hào)的覆蓋范圍就越廣，從而在對(duì)雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行精確打擊時(shí)，效果也就越明顯，若天線的帶寬足夠?qū)?，那么使用同一天線的反輻射導(dǎo)彈能對(duì)各型雷達(dá)進(jìn)行精確打擊，故研究超寬帶天線有著極其重要的軍事價(jià)值。在通信領(lǐng)域，特別是安全保密通信，若使用跳頻技術(shù)，那么一個(gè)性能良好的超寬帶天線對(duì)他來說是極其重要的。

傳統(tǒng)的阿基米德螺旋天線雖說擁有超寬的帶寬，但是也存在較多的問題：首先它是雙向輻射的圓極化天線，但在現(xiàn)實(shí)需求中往往要求單向輻射；其次，基于其輻射原理，最小輻射頻率跟最大半徑相關(guān)，最大輻射頻率與最小半徑相關(guān)，降低最小頻率往往要增大天線尺寸，在實(shí)際應(yīng)用中特別是在頻率較低的情況下往往對(duì)天線尺寸有較高的要求；再者，要擴(kuò)展天線的帶寬，將會(huì)增加天線的圈數(shù)，圈數(shù)越多傳輸損耗也就越大，從而影響天線的效率。目前，阿基米德螺旋天線主要采用兩種結(jié)構(gòu)，一種是方形的，一種是圓形的，基于能帶理論輻射區(qū)域主要發(fā)生在電磁波波長(zhǎng)等于圓周周長(zhǎng)的時(shí)候，因此方形較圓形在尺寸相當(dāng)時(shí)頻率會(huì)降低2 2％左右，但是相對(duì)于圓形的阿基米德螺旋天線，方形的阿基米德螺旋天線軸比性能會(huì)差一些；因此，研制一種小型化、寬頻帶、高定向性、高輻射效率的新型阿基米德螺旋天線是亟需解決問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型阿基米德螺旋定向天線，用以更好的兼顧阿基米德螺線天線在小型化、寬頻帶、高定向性及高輻射效率的性能需求，該天線工作頻率為200MHz～1600MHz。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種新型阿基米德螺旋定向天線，包括介質(zhì)基板1、天線臂2、填充泡沫3、吸波材料4、金屬屏蔽腔5、饋電巴倫6及同軸接頭7，其特征在于，所述天線臂為由中心向外依次連接的圓形天線片-32邊形天線片-16邊形天線片-8邊形天線片-4邊形天線片組成的雙臂天線片，所述圓形天線片、32邊形天線片、16邊形天線片、8邊形天線片及4邊形天線片的螺旋增長(zhǎng)率以步進(jìn)2mm-5mm/圈依次遞增。

進(jìn)一步的，所述圓形天線片的圈數(shù)不小于4圈，所述32邊形天線片的圈數(shù)不小于3圈，所述16邊形天線片的圈數(shù)不小于3圈，所述8邊形天線片的圈數(shù)不小于2圈，所述4邊形天線片的圈數(shù)不小于2圈。

所述天線臂線寬與間隙寬度比為1：1至3：1之間。

更進(jìn)一步的，所述阿基米德螺旋定向天線中，所述天線臂2設(shè)置于介質(zhì)基板1上，所述介質(zhì)基板1設(shè)置于金屬屏蔽腔5頂端、與金屬屏蔽腔5共同構(gòu)成吸收腔，所述吸收腔涂覆吸波材料4，所述吸波材料4與金屬屏蔽腔5之間以及吸收腔內(nèi)均設(shè)置有填充泡沫3，所述介質(zhì)基板1、填充泡沫3、吸波材料4的中心位置均設(shè)置有空氣過孔，所述饋電巴倫6通過空氣過孔將天線臂2與同軸接頭7相連實(shí)現(xiàn)電連接。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其有益效果在于：

1)本發(fā)明天線中，天線臂采用圓形到方形過渡的形式，在滿足天線軸比的情況下有效減小了天線的尺寸；

2)本發(fā)明天線中，圓形天線片-32邊形天線片-16邊形天線片-8邊形天線片-4邊形天線片過渡的雙臂天線片中，螺旋增長(zhǎng)率采用遞增方式，有效減少天線圈數(shù)，從而減小傳輸損耗，提升天線的效率；

3)本發(fā)明天線中，采用合理的過渡、合理的天線的雙臂螺旋增長(zhǎng)率使得天線輻射區(qū)域從內(nèi)而外實(shí)現(xiàn)良好的匹配；

4)本發(fā)明天線具有良好的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖，采用圓形過渡到方形的結(jié)構(gòu)以及背部使用吸收腔使得天線從高頻到低頻都保持較好的波形；

5)本發(fā)明天線具有良好的定向性，在天線片背部設(shè)計(jì)吸收腔，將天線的后向輻射能量吸收掉，實(shí)現(xiàn)單向輻射，縱向尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的反射腔。

附圖說明

圖1是本發(fā)明新型阿基米德螺旋定向天線結(jié)構(gòu)剖面示意圖；其中，1為介質(zhì)基板、2為天線臂、3為填充泡沫、4為吸波材料、5為金屬屏蔽腔、6為匹配巴倫、7為同軸接頭。