一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適用于通訊、導航等多功能飛行器綜合系統(tǒng)天線的領(lǐng)域，具體為一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線。
【背景技術(shù)】
[0002]多臂平面縫隙螺旋天線具有相位中心穩(wěn)定、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易加工等優(yōu)點，常被用作全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的導航、定位、測量天線。GNSS的關(guān)鍵作用是提供時間、空間基準和所有與位置相關(guān)的實時動態(tài)信息。它是國防安全、國土安全、公共安全和經(jīng)濟安全的戰(zhàn)略威懾基礎(chǔ)資源和重大技術(shù)支撐系統(tǒng)。目前全球運營的衛(wèi)星導航系統(tǒng)有美國的GPS系統(tǒng)、俄羅斯的GL0NASS系統(tǒng)、歐洲的伽利略系統(tǒng)和中國的北斗二代衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。一般天線由于其相位中心不穩(wěn)定會帶來厘米級以上甚至是十米級以上的誤差，無法實現(xiàn)精密測量技術(shù)需要的毫米級測量精度。
[0003]當前國內(nèi)外已經(jīng)應用于測量型天線的結(jié)構(gòu)類型和相關(guān)技術(shù)大致可以分為兩類:一種是采用軸對稱多饋源的微帶天線，如Trimble公司的Zephyr測量型天線和Topen公司的LegAnt3天線，都是通過軸對稱多饋源設(shè)計保證天線的軸對稱性，饋源越多，對稱性越好，但是饋電網(wǎng)絡(luò)越復雜，不易實現(xiàn)。第二種是采用“風火輪”技術(shù)的多臂平面縫隙螺旋天線，如Novatel公司的GPS-700天線和Sokkia公司的Sok600天線,通過多個平面螺旋縫隙天線保證天線的高穩(wěn)定相位中心，饋電網(wǎng)絡(luò)采用串行行波微帶線饋電電路，結(jié)構(gòu)簡單，無法保證各縫隙饋電幅度一致，最終導致天線相位中心穩(wěn)定度變差、軸比惡化。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種饋電網(wǎng)絡(luò)簡單，饋電幅度可調(diào)節(jié)、駐波小、軸比小、波束范圍內(nèi)相位中心穩(wěn)定的低軸比多臂平面縫隙螺旋天線。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，包括圓形介質(zhì)基板、圓形金屬貼片、串饋微帶線、金屬反射腔、介質(zhì)支架環(huán)及同軸接口，所述的圓形介質(zhì)基板的背面設(shè)置腐蝕多個縫隙的圓形金屬貼片，圓形介質(zhì)基板的正面設(shè)置腐蝕的串饋微帶線，所述圓形介質(zhì)基板的下方設(shè)有同軸接口及金屬反射腔，所述圓形介質(zhì)基板通過介質(zhì)支架環(huán)與金屬反射腔連接。
[0006]作為本發(fā)明進一步的方案，圓形介質(zhì)基板的中心設(shè)有小孔，同軸線內(nèi)芯穿過小孔與圓形介質(zhì)基板正面設(shè)置的串饋微帶線相連，串饋微帶線末端位置設(shè)有縫隙，縫隙中放置負載電阻，負載電阻連接圓形介質(zhì)基板背面設(shè)置的串饋微帶線及圓形介質(zhì)基板正面設(shè)置的圓形金屬貼片。
[0007]作為本發(fā)明進一步的方案，所述的圓形金屬貼片蝕刻有N個縫隙、且2 < N < 16，N個縫隙均勻分布在圓形金屬貼片上，每個縫隙由扇形縫隙、矩形縫隙及異形縫隙組成，圓形金屬貼片中心設(shè)有穿孔，同軸線外皮與穿孔邊緣相連，同軸線內(nèi)芯穿過穿孔及圓形介質(zhì)基板上的小孔與圓形介質(zhì)基板正面的串饋微帶線的首端連接，通過分別調(diào)節(jié)扇形縫隙的半徑和角度可以控制縫隙饋電幅度。
[0008]作為本發(fā)明進一步的方案，串饋微帶線的中間段為由50歐姆到R歐姆的匹配段，串饋微帶線的末端通過負載電阻與圓形介質(zhì)基板背面的金屬貼片相連，串饋微帶線的周長等于串饋微帶線波導波長，實現(xiàn)N個縫隙之間2 π/N的相位差，且根據(jù)需要可以適當減少縫隙數(shù)量。
[0009]作為本發(fā)明進一步的方案，金屬反射腔的高度及金屬反射腔與圓形介質(zhì)基板的距離的大小可以調(diào)節(jié)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點:該低軸比多臂平面縫隙螺旋天線饋電網(wǎng)絡(luò)簡單、饋電幅度可調(diào)節(jié)、駐波小、軸比小；該低軸比多臂平面縫隙螺旋天線既可以保證多個縫隙間穩(wěn)定的相位差，又可以保證各縫隙饋電幅度一致，波束范圍內(nèi)相位中心穩(wěn)定，宜推廣使用。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的圓形介質(zhì)基板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3、圖4為本發(fā)明的圓形金屬貼片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5、圖6為本發(fā)明的串饋微帶線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1、圓形介質(zhì)基板,2、圓形金屬貼片,3、串饋微帶線,4、金屬反射腔,5、介質(zhì)支架環(huán)，6、同軸接口，101、小孔，102、縫隙，201、扇形縫隙，202、矩形縫隙，203、異形縫隙，204、穿孔,301、串饋微帶線的首端,302、串饋微帶線的中間段,303、串饋微帶線的末端，R1、金屬反射腔的半徑、介質(zhì)支架環(huán)的半徑，Η1、反射腔高度，Η2、反射腔與介質(zhì)基板的距離，R、扇形縫隙的半徑，Θ、扇形縫隙的角度。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，包括圓形介質(zhì)基板1、圓形金屬貼片2、串饋微帶線3、金屬反射腔4、介質(zhì)支架環(huán)5及同軸接口 6，所述的圓形介質(zhì)基板I的背面設(shè)置腐蝕多個縫隙的圓形金屬貼片2，圓形介質(zhì)基板I的正面設(shè)置腐蝕的串饋微帶線3,所述圓形介質(zhì)基板I的下方設(shè)有同軸接口 6及金屬反射腔4,所述圓形介質(zhì)基板I通過介質(zhì)支架環(huán)5與金屬反射腔4連接；金屬反射腔4高度為Hl，金屬反射腔4與圓形介質(zhì)基板2的距離為Η2，通過調(diào)節(jié)Η1、Η2的大小，可以優(yōu)化天線的增益及軸比，金屬反射腔4通過環(huán)形介質(zhì)支架5與圓形介質(zhì)基板3相連以固定金屬反射腔4的位置。
[0017]如圖2所示，圓形介質(zhì)基板I下方的金屬反射腔4的半徑和介質(zhì)支架環(huán)的半徑均為Rl,圓形介質(zhì)基板I的中心設(shè)有小孔101,同軸線內(nèi)芯穿過小孔101與圓形介質(zhì)基板I正面設(shè)置的串饋微帶線3相連，串饋微帶線末端303位置設(shè)有縫隙102，縫隙102中放置負載電阻，負載電阻連接圓形介質(zhì)基板I背面設(shè)置的串饋微帶線3及圓形介質(zhì)基板正面設(shè)置的圓形金屬貼片2。
[0018]如圖3、4所示，所述的圓形金屬貼片2蝕刻有N個縫隙、且2彡N彡16，N個縫隙均勻分布在圓形金屬貼片上，每個縫隙由扇形縫隙201、矩形縫隙202及異形縫隙203組成，圓形金屬貼片2中心設(shè)有穿孔204，同軸線外皮與穿孔204邊緣相連，同軸線內(nèi)芯穿過穿孔204及圓形介質(zhì)基板I上的小孔101與圓形介質(zhì)基板正面的串饋微帶線的首端301連接，通過分別調(diào)節(jié)扇形縫隙201的半徑R和角度Θ可以控制縫隙饋電幅度，從而使縫隙處于諧振狀態(tài)且耦合到的能量均等。
[0019]如圖5、6所示，串饋微帶線的首端301與小孔101的同軸線內(nèi)芯相連，串饋微帶線的中間段302為由50歐姆到R歐姆的匹配段，串饋微帶線的末端303通過負載電阻與圓形介質(zhì)基板I背面的圓形金屬貼片2相連，串饋微帶線3的周長等于串饋微帶線波導波長，實現(xiàn)N個縫隙之間2 π /N的相位差。某些場合為了實現(xiàn)天線小型化目的，可以適當減少縫隙數(shù)量，保證串饋微帶線3的長度等于波導波長的情況下對串饋微帶線3進行彎折。
[0020]以上實施例僅為介紹本發(fā)明的優(yōu)選案例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)所進行的任何顯而易見的變化和改進，都應被視為本發(fā)明的一部分。
【主權(quán)項】
1.一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，包括圓形介質(zhì)基板、圓形金屬貼片、串饋微帶線、金屬反射腔、介質(zhì)支架環(huán)及同軸接口，其特征在于，所述的圓形介質(zhì)基板的背面設(shè)置腐蝕多個縫隙的圓形金屬貼片，圓形介質(zhì)基板的正面設(shè)置腐蝕的串饋微帶線，所述圓形介質(zhì)基板的下方設(shè)有同軸接口及金屬反射腔，所述圓形介質(zhì)基板通過介質(zhì)支架環(huán)與金屬反射腔連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，其特征在于，圓形介質(zhì)基板的中心設(shè)有小孔，同軸線內(nèi)芯穿過小孔與圓形介質(zhì)基板正面設(shè)置的串饋微帶線相連，串饋微帶線的末端位置設(shè)有縫隙，縫隙中放置負載電阻，串饋微帶線的末端通過負載電阻與圓形介質(zhì)基板背面的金屬貼片相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，其特征在于，所述的圓形金屬貼片蝕刻有N個縫隙、且2 SNS 16，N個縫隙均勻分布在圓形金屬貼片上，每個縫隙由扇形縫隙、矩形縫隙及異形縫隙組成，圓形金屬貼片中心設(shè)有穿孔，同軸線外皮與穿孔邊緣相連，同軸線內(nèi)芯穿過穿孔及圓形介質(zhì)基板上的小孔與圓形介質(zhì)基板正面的串饋微帶線的首端連接，通過分別調(diào)節(jié)扇形縫隙的半徑和角度可以控制縫隙饋電幅度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，其特征在于，串饋微帶線的中間段為由50歐姆到R歐姆的匹配段，串饋微帶線的周長等于串饋微帶線波導波長，實現(xiàn)N個縫隙之間2 π /N的相位差，且根據(jù)需要可以適當減少縫隙數(shù)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，其特征在于，金屬反射腔的高度可以調(diào)節(jié)，且金屬反射腔與圓形介質(zhì)基板的距離的大小可以調(diào)節(jié)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，包括圓形介質(zhì)基板、圓形金屬貼片、串饋微帶線、金屬反射腔、介質(zhì)支架環(huán)及同軸接口，所述的圓形介質(zhì)基板的背面設(shè)置腐蝕多個縫隙的圓形金屬貼片，圓形介質(zhì)基板的正面設(shè)置腐蝕的串饋微帶線，所述圓形介質(zhì)基板的下方設(shè)有同軸接口及金屬反射腔，所述圓形介質(zhì)基板通過介質(zhì)支架環(huán)與金屬反射腔連接。該低軸比多臂平面縫隙螺旋天線饋電網(wǎng)絡(luò)簡單、饋電幅度可調(diào)節(jié)、駐波小、軸比?。辉摰洼S比多臂平面縫隙螺旋天線既可以保證多個縫隙間穩(wěn)定的相位差，又可以保證各縫隙饋電幅度一致，波束范圍內(nèi)相位中心穩(wěn)定，宜推廣使用。
【IPC分類】H01Q13-10, H01Q1-50, H01Q1-38
【公開號】CN104577348
【申請?zhí)枴緾N201410797061
【發(fā)明人】郭景麗, 楊宇航, 陳斌, 孫保華
【申請人】西安電子科技大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月18日