[發明專利]小型寬頻帶寬波束背腔平面單臂螺旋天線

在審

• 申請號: 201811575157.1
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109638425A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 陳曦;李政佑;郭浩;邢裕昕;傅光
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;西安中電科西電科大雷達技術協同創新研究院有限公司
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q9/06;H01Q9/27;H01Q19/10;H01Q1/28;H01Q1/32;H01Q1/34
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明屬于無線通信技術領域，公開了一種小型寬頻帶寬波束背腔平面單臂螺旋天線；設置有輻射基板、金屬背腔、金屬錐臺以及金屬底板；輻射基板位于平面單臂螺旋天線的最上層；金屬背腔與金屬錐臺位于平面單臂螺旋天線中間層；金屬底板位于平面單臂螺旋天線的最下層。本發明采用金屬背腔、金屬錐臺的結構以及貼片電阻；同時實現天線的寬波束特性以及寬帶特性，解決了傳統圓極化天線的技術難題。本發明在保證天線高性能的同時，可以最大程度減小天線對載體的外形和空氣動力學指標的影響。此外，本發明天線技術也可用于星載和機載的合成孔徑相控陣列單元，有助于獲得高性能的相控陣列天線。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，尤其涉及一種小型寬頻帶寬波束背腔平面單臂螺旋天線。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：圓極化天線廣泛應用于移動通信領域。圓極化天線的特點主要包括：(1)極化損失小，對于工作姿態不穩定的通信設備來說，采用線極化可能導致收發天線的極化失配，降低系統的通信效率，而圓極化天線除了對反旋向圓極化天線有極化隔離外，對于大多數任意極化天線則可以有效的降低極化損失；(2)可以有效消除由電離層法拉第旋轉效應引起的極化畸變影響；(3)可以減少雨霧天氣對通信系統的干擾。

為了能在微波及以上波段，發射和接收微弱的電磁信號，一般要求發射和接收系統的天線有較寬的圓極化波束寬度，并能保持一定的低仰角增益。在移動通信系統中應用較為廣泛的寬波束圓極化天線主要是微帶圓極化天線和立體螺旋天線。微帶天線是一種小型化天線，具有低剖面，易加工并可以實現圓極化，但其帶寬較窄，損耗較大，即使帶寬可以通過不同方式得到改善，但結構也變得相對復雜；立體螺旋天線有雙錐螺旋、四臂螺旋等，具有較寬的圓極化輻射波束，可以在較低的仰角位置上保持較高的增益，但是其帶寬較窄，軸向物理尺寸大，饋電網絡結構復雜，對加工精度要求高，且花費成本較高。

在無線電技術領域中，圓極化天線的寬波束要求是很重要的技術指標，為適應當前高速大容量通信的需求，圓極化天線具有寬波束是發展趨勢。一般天線的最大輻射方向位于天頂方向，隨著照射角度的增加，天線的增益就會下降，低仰角增益就會很低，從而天線的波束寬度變窄。與此同時，波束寬度與天線的物理尺寸又是呈反比特性，一定尺寸下，保持較寬的頻帶特性，以及如何實現圓極化天線的寬波束特性是無線通信領域急需解決的難題。

波束較窄會使天線的低仰角方向增益下降明顯，應用于陣列掃描時，掃描角度較窄(一般平面陣掃描角度在60°以下)，掃描范圍達不到系統需求。應用于艦船或地面站，可采用多面陣的方式提高低仰角增益，但使用多副相控陣天線增加了使用成本；對于彈載、機載相控陣，其重量、體積和安裝面積等都受到限制，波束較窄的天線組成的相控陣列完全達不到系統需求。因此在陣列規模有限的情況下盡可能提高陣列單元低仰角方向增益，展寬單元的波束寬度顯得尤為重要。

綜上所述，現有技術存在的問題是：移動通信中在天線高度受到限制，尺寸限定時，在保持寬頻帶特性的前提下，天線波束寬度較窄的問題。一般天線的最大輻射方向位于天頂方向，隨著照射角度的增加，天線的增益下降，低仰角增益就會很低，天線的波束寬度變窄。

解決上述技術問題的難度和意義：

現有的天線寬波束技術，天線的物理尺寸都比較大，例如微帶天線橫向尺寸要大于0.8λ，而螺旋天線高度大于0.25λ，這樣大的物理尺寸使得天線在小型化的應用上非常困難，比如作為相控陣天線的單元，無法滿足低剖面緊湊陣列的需求。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種小型寬頻帶寬波束背腔平面單臂螺旋天線。

本發明是這樣實現的，一種小型寬頻帶寬波束背腔平面單臂螺旋天線，所述小型寬頻帶寬波束背腔平面單臂螺旋天線設置有輻射基板、金屬背腔、金屬錐臺以及金屬底板；

所述輻射基板位于平面單臂螺旋天線的最上層；所述金屬背腔與所述金屬錐臺位于平面單臂螺旋天線中間層；所述金屬底板位于平面單臂螺旋天線的最下層；