一种带背腔结构的平面螺旋天线制造技术

一种带背腔结构的平面螺旋天线，属于微波器件领域。包括输入输出端口、指数渐变巴伦、平面螺旋天线、介质板和金属背腔，所述指数渐变巴伦包括平衡端和非平衡端，所述平衡端连接平面螺旋天线的两臂，所述非平衡端连接输入输出端口，所述指数渐变巴伦由金属背腔包裹；其特征在于，所述金属背腔为阶梯状结构，阶梯由平衡端到非平衡端方向上呈上升趋势。本发明专利技术平面螺旋天线采用新型的阶梯状背腔结构，实现了8-18GHz的宽带范围内驻波比小于1.45，具有较好的抗干扰能力，改善了平面螺旋天线的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波器件领域，具体涉及一种带背腔结构的平面螺旋天线。
技术介绍
随着无线通信技术的快速发展，人们对高速无线通信提出了更高的要求。作为一种短距离无线通信技术，超宽带(UWB)具有传输速率高、功耗低、安全性好、抗多径能力强、成本低廉等优点，引起了人们前所未有的关注。平面螺旋天线是一种超宽带天线，该天线在很宽的频带内具有良好的阻抗特性、方向图特性和圆极化特性，在电子对抗领域得到了广泛的重视和应用。平面螺旋天线包括等角螺旋天线和阿基米德螺旋天线，平面螺旋天线为平衡结构，当用同轴线等非平衡传输线对其馈电时需要加巴伦来平衡电流。申请号为CN200810202640.5的中国专利“带背腔的超宽带平面螺旋天线”中，提出了一种基于抛物曲面反射腔的平面螺旋天线，但是该天线在0.36-6.83GHz内驻波比仅小于2，抗干扰能力较差；而且随着应用频率的增长，其天线辐射损耗会增大，限制了其应用。
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
存在的缺陷，提出了一种新型的阶梯状背腔结构的平面螺旋天线，该天线在8-18GHz内驻波比小于1.45，天线的发射和接收效率高。本专利技术的技术方案如下：一种带背腔结构的平面螺旋天线，包括输入输出端口8、指数渐变巴伦5、平面螺旋天线1、介质板2和金属背腔7，所述指数渐变巴伦5包括平衡端6和非平衡端4，所述平衡端6连接平面螺旋天线1的两臂3，所述非平衡端4连接输入输出端口8，所述指数渐变巴伦5由金属背腔7包裹；其特征在于，所述金属背腔7为阶梯状结构，阶梯由平衡端到非平衡端方向上呈上升趋势。进一步地，所述平面螺旋天线1由两个中心对称的螺旋天线组成，且螺线的宽度与螺线间的间隔相等，这样形成的互补结构，有利于阻抗的宽带特性。进一步地，所述平面螺旋天线1采用印刷电路技术制作。进一步地，所述指数渐变巴伦5为形成于介质基片上的宽度渐变的金属带，包括平衡端6和非平衡端4，所述平衡端6连接平面螺旋天线1的两臂3，所述非平衡端4连接输入输出端口8。进一步地，所述金属背腔7为三级阶梯状结构，口径大于平面螺旋天线1。进一步地，所述平面螺旋天线1由螺旋方程建立得到，位于介质板2的正面，金属背腔为阶梯状结构，位于介质板2的背面。本专利技术的有益效果为：本专利技术平面螺旋天线采用新型的阶梯状背腔结构，实现了8-18GHz的宽带范围内驻波比小于1.45，具有较好的抗干扰能力，改善了平面螺旋天线的性能。附图说明图1为本专利技术平面螺旋天线的结构示意图；图2为本专利技术带背腔结构的平面螺旋天线中指数渐变巴伦5的结构示意图；图3为本专利技术带背腔结构的平面螺旋天线的阶梯状背腔的剖视图；图4为本专利技术带背腔结构的平面螺旋天线的仿真驻波比示意图；图5为本专利技术带背腔结构的平面螺旋天线的增益仿真示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，详述本专利技术的技术方案。如图1、2、3所示，实施例带背腔结构的平面螺旋天线包括输入输出端口8、指数渐变巴伦5、平面螺旋天线1、介质板2和金属背腔7；所述平面螺旋天线1由螺旋方程建立得到，通过印刷电路工艺印刷在介质板的正面，所述金属背腔7为三级阶梯状结构，位于介质板2的背面。进一步地，所述金属背腔7为三级阶梯状结构，由平衡端到非平衡端方向上依次为第一阶梯、第二阶梯和第三阶梯；所述第一阶梯的长度为频率范围最大波长的四分之一，第二阶梯的长度为中心频率对应波长的四分之一，第三阶梯的长度为频率范围最小波长的四分之一，从巴伦平衡端到非平衡端方向阶梯状背腔的横截面依次增大。进一步地，所述平面螺旋天线1由螺旋方程建立得到，具体的参数设置满足：(a)螺线的外径D取决于下限工作频率的波长λmax，其周长C＝πD≥1.25λmax；(b)螺线的内径2r0，即馈电点的间距，对天线阻抗匹配和上限工作频率都有较大的影响，应结合馈电方式考虑，但2r0必须小于λmin/4；(c)螺线增长率a愈小，螺线的曲率愈大，则密度愈甚，终端效应小，但圈数过多传输损耗增大，通常取每臂约20圈；(d)螺线宽度通常等于相邻螺线的间隙宽度称自补结构，两臂为无限长的自补结构天线输入阻抗理论值为188.5Ω，一般实际天线约为140Ω；若螺线宽度大于间隙宽度可降低输入阻抗。进一步地，所述指数渐变巴伦5采用指数型双面微带线结构，包括平衡端6和非平衡端4，所述平衡端6连接平面螺旋天线1的两臂3，所述非平衡端4连接输入输出端口8。进一步地，所述介质板2为Rogerss4003介质基板。实施例所述带背腔结构的平面螺旋天线应用时，非平衡端4外接信号源，信号源通过指数渐变巴伦5传输到平面螺旋天线的两臂3，再由平面螺旋天线的两臂3向介质板2正反面辐射，向反面辐射的信号经过本专利技术提出的阶梯状金属背腔7反射，反射回来的信号在平面螺旋天线1一侧叠加，产生效率更高的辐射，并且由于特殊腔体的影响，辐射的信号驻波比很小(小于1.45)，在工作频率范围内(8-18GHz)抗干扰能力很强，从而实现通信功能。如图4所示，为本专利技术带背腔结构的平面螺旋天线的仿真驻波比示意图，其中横坐标代表频率，单位GHz，纵坐标为驻波比值，单位是dB；由图4可知，本专利技术带背腔结构的平面螺旋天线在8-18GHz频率范围内，驻波比小于1.45。图5为本专利技术带背腔结构的平面螺旋天线的增益仿真示意图；由图5可知，本发明螺旋天线的增益为3.6dB。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带背腔结构的平面螺旋天线，包括输入输出端口(8)、指数渐变巴伦(5)、平面螺旋天线(1)、介质板(2)和金属背腔(7)，所述指数渐变巴伦(5)包括平衡端(6)和非平衡端(4)，所述平衡端(6)连接平面螺旋天线(1)的两臂(3)，所述非平衡端(4)连接输入输出端口(8)，所述指数渐变巴伦(5)由金属背腔(7)包裹；其特征在于，所述金属背腔(7)为阶梯状结构，阶梯由平衡端到非平衡端方向上呈上升趋势。

【技术特征摘要】
1.一种带背腔结构的平面螺旋天线，包括输入输出端口(8)、指数渐变巴
伦(5)、平面螺旋天线(1)、介质板(2)和金属背腔(7)，所述指数渐变巴伦
(5)包括平衡端(6)和非平衡端(4)，所述平衡端(6)连接平面螺旋天线(1)
的两臂(3)，所述非平衡端(4)连接输入输出端口(8)，所述指数渐变巴伦(5)
由金属背腔(7)包裹；其特征在于，所述金属背腔(7)为阶梯状结构，阶梯由
平衡端到非平衡端方向上呈上升趋势。
2.根据权利要求1所述的带背腔结构的平面螺旋天线，其特征在于，所述
平面螺旋天线...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨青慧，赵志晨，张怀武，文岐业，刘元昆，安照辉，杜姗姗，刘银中，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51