專利名稱：復(fù)合加載的平面螺旋天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
復(fù)合加載的平面螺旋天線所屬領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種天線，特別是涉及一種復(fù)合加載的平面螺旋天線。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的平面螺旋天線的螺旋曲線方程一般為平面等角螺旋曲線或者阿基米德平 面螺旋曲線。其螺旋口徑參數(shù)為螺旋線的外徑D取決于下限頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λΜχ，一般應(yīng) 該保證其周長(zhǎng)C = JiD^ 1. 25 Amax ；螺旋線的內(nèi)徑2Γ(Ι也就是兩饋電點(diǎn)之間的距離，一般應(yīng) 取2Γ(Ι< Amin/4, Xmin為上限工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。而工程應(yīng)用中，螺旋線的最小內(nèi)徑往往 受實(shí)際饋電點(diǎn)的約束，也就是饋電點(diǎn)的間距遠(yuǎn)小于實(shí)際需要的最小距離。因此，現(xiàn)有平面螺 旋天線常規(guī)參數(shù)的選取會(huì)帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題一是外徑有最小尺寸要求，不利于天線的小型化 設(shè)計(jì)；二是饋電點(diǎn)到所需要的最小內(nèi)徑傳輸路徑過(guò)長(zhǎng)，勢(shì)必帶來(lái)不必要的傳輸損耗。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種復(fù)合加載的平面螺旋天線，通過(guò)蝶形加載、鋸齒加 載等復(fù)合加載方式，使天線克服上述的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)平面螺旋天線的小型化，提高平面螺旋天 線的帶寬及工作性能。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是提供一種復(fù)合加載的平面螺旋天線，包括，印刷電路板；蝶形天線，蝕刻于印刷電 路板正面，包括呈中心對(duì)稱的二扇形，該二扇形頂點(diǎn)處的印刷電路板上各設(shè)有一與二扇形 分別電性連接的饋電點(diǎn)；螺旋天線，蝕刻于印刷電路板正面，包括呈中心對(duì)稱的二螺旋輻射 體，所述螺旋輻射體分別與蝶形天線的扇形外弧曲線平滑連接，螺旋輻射體的外圍設(shè)有加 載段；金屬反射腔，腔體呈圓柱形設(shè)置于印刷電路板背面，腔體底部安裝一射頻接插件；饋 電線，一端與蝶形天線上的二饋電點(diǎn)相連接，另一端通過(guò)射頻接插件固定在金屬反射腔的 底部。進(jìn)一步，所述蝶形天線二扇形的頂角角度為60° -150°。所述螺旋天線的螺旋輻射體形態(tài)為阿基米德螺旋曲線，圈數(shù)為10 20圈。所述螺旋天線的螺旋輻射體加載段是帶有鋸齒形曲折的螺旋曲線。所述金屬反射腔的內(nèi)徑不小于螺旋天線的外徑。 所述饋電線為切比雪夫同軸漸變饋電線。所述射頻接插件采用SMA座或N型座。本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)是如上述結(jié)構(gòu)，螺旋天線的螺旋輻射體外圍設(shè)有加載段，所述加載段是在螺旋輻射 體的螺旋方程上間隔增加一個(gè)小的增量函數(shù)(如鋸齒形加載)，使光滑的螺旋曲線變成曲 折線，從而增大了螺旋天線的有效周長(zhǎng)，減小螺旋天線的外徑尺寸，更有利于天線的小型 化。如上述結(jié)構(gòu)，螺旋天線的起始段連接有蝶形天線，由于蝶形天線和螺旋天線本身都屬于寬頻帶天線，容易實(shí)現(xiàn)天線端口的阻抗匹配，并且使天線獲得更寬的工作頻帶。本實(shí) 用新型平面螺旋天線的工作頻帶為400MHz 2000MHz，帶寬達(dá)到了 5 1，遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的圓 柱背腔螺旋2 1帶寬。如上述結(jié)構(gòu)，在饋電點(diǎn)與螺旋天線之間采用蝶形天線加載，可以避免傳統(tǒng)天線的 饋電點(diǎn)到螺旋天線的螺旋輻射體起始點(diǎn)之間傳輸路徑太長(zhǎng)的弊端，減小傳輸損耗，同時(shí)，饋 電線可以采用切比雪夫同軸漸變饋電線進(jìn)行平衡變換，因此，本天線的典型電壓駐波比能 夠小于1. 5，天線工作性能好。同時(shí)，由于印刷電路板的背面設(shè)有金屬反射腔，保證了天線的 單向輻射性能，且螺旋天線設(shè)置有加載段增大了天線低頻段對(duì)應(yīng)的周長(zhǎng)，提高了本天線在 低頻段的信號(hào)增益，從而能夠提高天線的平均增益，本天線在全頻段的平均增益能夠達(dá)到 5dBic。

圖1是本實(shí)用新型復(fù)合加載的平面螺旋天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型復(fù)合加載的平面螺旋天線印刷電路板正面的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征。參見(jiàn)圖1、圖2所示，本實(shí)用新型復(fù)合加載的平面螺旋天線，它包括印刷電路板1 ； 蝶形天線2，蝕刻于印刷電路板1正面，包括呈中心對(duì)稱的二扇形，該二扇形頂點(diǎn)處的印刷 電路板1上各設(shè)有一與二扇形分別電性連接的饋電點(diǎn)101、102 ；螺旋天線3，蝕刻于印刷電 路板1正面，包括呈中心對(duì)稱的二螺旋輻射體，所述螺旋輻射體分別與蝶形天線2的扇形外 弧曲線平滑連接，螺旋輻射體的外圍設(shè)有加載段301 ；金屬反射腔4，腔體呈圓柱形設(shè)置于 印刷電路板1背面，腔體底部安裝一射頻接插件5 ；饋電線6，一端與位于蝶形天線2上的二 饋電點(diǎn)101、102相連接，另一端通過(guò)射頻接插件5固定在金屬反射腔4的底部。進(jìn)一步，所述蝶形天線2 二扇形的頂角角度為60° -150°。所述螺旋天線3的螺旋輻射體形態(tài)為阿基米德螺旋曲線，圈數(shù)為10 20圈。所述螺旋天線3的螺旋輻射體加載段301是帶有鋸齒形曲折的螺旋曲線。所述金屬反射腔4的內(nèi)徑不小于螺旋天線3的外徑。所述饋電線6為切比雪夫同軸漸變饋電線。所述射頻接插件5采用SMA座或N型座。在本實(shí)施例中，所述印刷電路板1選用1 2mm厚的FR4材料為基板，印刷電路板 1的中間設(shè)置有兩個(gè)對(duì)稱的焊盤作為饋電點(diǎn)101、102，饋電點(diǎn)101、102之間的間距為饋電線 6(切比雪夫同軸漸變饋電線)頂端芯線和皮線的間距。印刷電路板1與饋電線6在饋電點(diǎn) 101,102處通過(guò)焊接方式連接。在本實(shí)施例中，所述螺旋天線3通過(guò)蝶形天線2完成與饋電點(diǎn)101、102之間的加 載傳輸，蝶形天線2的二扇形，頂角為60 150°，從而避免饋電點(diǎn)到螺旋天線的螺旋輻射 體起始點(diǎn)之間傳輸路徑太長(zhǎng)的弊端，減小傳輸引起的傳輸損耗，且由于蝶形天線2和螺旋 天線3都屬于寬頻帶天線，容易實(shí)現(xiàn)天線端口的阻抗匹配。本實(shí)施例中，所述螺旋天線3的螺旋輻射體形態(tài)為阿基米德螺旋曲線，阿基米德螺旋曲線的起始端平滑連接蝶形天線2。為了獲得更好的圓極化輻射特性，阿基米德螺旋曲 線的圈數(shù)取10 20圈，螺旋輻射體的寬度與縫隙寬度相等，構(gòu)成互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。螺旋輻射體的外圍設(shè)置有加載段301，加載段301是在所述螺旋輻射體的曲線形 態(tài)上呈周期間隔的增加一個(gè)增量函數(shù)，在本實(shí)施例中，所述加載段301選取鋸齒波作為增 量函數(shù)(并不以此為限，根據(jù)需要也可選取方波、正弦波等形態(tài)的增量函數(shù))，形成帶有鋸 齒形曲折的螺旋曲線。通過(guò)加載，有效增加了低頻段輻射帶的等效周長(zhǎng)，有利于實(shí)現(xiàn)天線的 小型化設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型平面螺旋天線的單向輻射性能，印刷電路板1的背面設(shè)置有 金屬反射腔4，金屬反射腔4的腔體為圓柱形，腔體深度一般取為中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的四分 之一。為了使腔體的反射范圍覆蓋整個(gè)天線，金屬反射腔4的內(nèi)徑應(yīng)當(dāng)不小于螺旋天線3 的外徑。由于螺旋天線2是一種平衡饋電天線，在本實(shí)施例中，所述饋電線6采用切比雪夫 同軸漸變饋電線，切比雪夫同軸漸變饋電線能夠?qū)⑵胀ㄍS饋電線的不平衡饋電結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換 成平衡饋電結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有阻抗變換作用，因此能夠滿足對(duì)螺旋天線2的平衡饋電要求。饋 電線6與蝶形天線2上的二饋電點(diǎn)101、102相連接，另一端通過(guò)射頻接插件5固定在金屬 反射腔4的底部。所述射頻接插件5可以采用SMA座或N型座。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例。本實(shí)用新型的構(gòu)造特征并不局限于此， 本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型領(lǐng)域內(nèi)，依據(jù)本實(shí)用新型所揭露的技術(shù)內(nèi)容，可輕易思及的 等效變化，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范疇。
權(quán)利要求復(fù)合加載的平面螺旋天線，其特征是，包括，印刷電路板；蝶形天線，蝕刻于印刷電路板正面，包括呈中心對(duì)稱的二扇形，該二扇形頂點(diǎn)處的印刷電路板上各設(shè)有一與二扇形分別電性連接的饋電點(diǎn)；螺旋天線，蝕刻于印刷電路板正面，包括呈中心對(duì)稱的二螺旋輻射體，所述螺旋輻射體的起始端分別與蝶形天線的扇形外弧曲線平滑連接，螺旋輻射體的外圍設(shè)有加載段；金屬反射腔，腔體呈圓柱形，設(shè)置于印刷電路板背面，腔體底部安裝一射頻接插件；饋電線，一端與蝶形天線上的二饋電點(diǎn)相連接，另一端通過(guò)射頻接插件固定在金屬反射腔的底部。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合加載的平面螺旋天線，其特征是，所述蝶形天線二扇形的 頂角角度為60° -150°。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合加載的平面螺旋天線，其特征是，所述螺旋天線的螺旋輻 射體形態(tài)為阿基米德螺旋曲線，圈數(shù)為10 20圈。
4.如權(quán)利要求1或3所述的復(fù)合加載的平面螺旋天線，其特征是，所述螺旋天線的螺旋 輻射體加載段是帶有鋸齒形曲折的螺旋曲線。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合加載的平面螺旋天線，其特征是，所述金屬反射腔的內(nèi)徑 不小于螺旋天線的外徑。
6.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合加載的平面螺旋天線，其特征是，所述饋電線為切比雪夫 同軸漸變饋電線。
7.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合加載的平面螺旋天線，其特征是，所述射頻接插件采用SMA 座或N型座。
專利摘要復(fù)合加載的平面螺旋天線，包括印刷電路板；蝶形天線，蝕刻于印刷電路板正面，包括呈中心對(duì)稱的二扇形，該二扇形頂點(diǎn)處的印刷電路板上各設(shè)有一與二扇形分別電性連接的饋電點(diǎn)；螺旋天線，蝕刻于印刷電路板正面，包括呈中心對(duì)稱的二螺旋輻射體，所述螺旋輻射體分別與蝶形天線的扇形外弧曲線平滑連接，螺旋輻射體的外圍設(shè)有加載段；金屬反射腔，呈圓柱形設(shè)置于印刷電路板背面，腔體底部安裝一射頻接插件；饋電線，一端與蝶形天線上的二饋電點(diǎn)相連接，另一端通過(guò)射頻接插件固定在金屬反射腔的底部。通過(guò)蝶形天線和螺旋天線加載段的復(fù)合加載，能夠減小平面螺旋天線的外徑尺寸，實(shí)現(xiàn)天線的小型化，并且提高平面螺旋天線的帶寬及工作性能。
文檔編號(hào)H01Q13/08GK201623259SQ20092028696
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者何志國(guó), 崔景波, 張光生, 徐風(fēng)清, 王小琴, 賀獻(xiàn)武 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所