利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线制造技术

本发明专利技术公开一种利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线，包括圆柱形辐射体和馈电网络，所述圆柱形辐射体的外表面设置有四条螺旋辐射臂，每一条螺旋辐射臂的一端设置有一个金属柱，四条螺旋辐射臂通过各自的金属柱依次连接在馈电网络的四个圆形贴片输出端上，其中：所述圆柱形辐射体包括四块介质板，所述圆柱形辐射体为所述四块介质板弯曲形成的柱形圆筒，其中，每个螺旋辐射臂印制在圆柱形辐射体的一块介质板上，每个螺旋辐射臂上设置一缝隙。本发明专利技术通过采用内置的缝隙的方案设计使得两个谐振频点靠近，实现了更大的相对宽带，有利于接收更宽频段的信号。

A wide band four arm spiral antenna by using a slot

The invention discloses a method for using the gap to realize the broadband four arm spiral antenna, which comprises a cylindrical radiator and the feed network, outer surface of the cylindrical radiator is provided with four spiral radiating arm, one end of each spiral radiating arm is provided with a metal column, four spiral arms are connected to radiation in the four round patch output feed network, through the respective metal column wherein the cylindrical radiator comprises four pieces of dielectric plate, the cylindrical radiator for the cylindrical cylinder, four pieces of medium plate bending formation wherein each spiral arm is printed on a medium radiation plate cylindrical radiator, each spiral arm radiation set a gap. The design of the invention makes the two resonant frequency points close by adopting the scheme of built-in slot, achieving a larger relative broadband, and is favorable for receiving signals in wider band.

【技术实现步骤摘要】
利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线
本专利技术涉及卫星通信
，尤其涉及一种利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线。
技术介绍
未来的卫星导航系统间将会实现兼容运行，实现一定程度的资源共享，并且建立起联合导航体系，进一步提高导航精度。相较于单一的卫星导航系统，同一地区空间内的可见卫星数量增多，所以集成多个卫星导航系统的多系统兼容导航系统可以使定位精度、可靠性、安全性、连续性、效率大幅提高，这使得多系统兼容导航成为未来卫星导航发展的趋势。天线系统作为卫星系统组成中非常重要的一部分，可以实现卫星与地面之间的相互通信，以及地面对卫星的遥控和遥测指令的发送等，因此，天线系统的稳定性及可靠性很大程度上决定了卫星是否能成功执行预定的任务，可以看出天线性能的优劣对导航系统的性能有着巨大的影响。所以卫星天线的设计也成为一个至关重要的研究课题。四臂螺旋天线具有漂亮的心形方向图、良好的前后比、优良的广角圆极化特性。所以，四臂螺旋天线的研究日益受到关注，特别是应用于多系统兼容卫星导航中的四臂螺旋天线极受热捧。四臂螺旋天线的研究方向还有多频化、宽带化和小型化。对于宽带技术，可在主辐射臂上附加寄生臂，调节寄生臂的尺寸，使寄生臂的谐振频率在主辐射臂产生的谐振附近，从而可以扩展天线带宽。然而，传统的四臂螺旋天线的带宽只能达到5％-8％的相对带宽，使得天线接收的信号对应频段较窄。
技术实现思路
本专利技术的主要目的提供一种利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线，旨在解决现有的四臂螺旋天线的相对带宽窄而不利于信号接收的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线，包括圆柱形辐射体和馈电网络，所述圆柱形辐射体的外表面设置有四条螺旋辐射臂，每一条螺旋辐射臂的一端设置有一个金属柱，四条螺旋辐射臂通过各自的金属柱依次连接在馈电网络的四个圆形贴片输出端上，其中：所述圆柱形辐射体包括四块介质板，所述圆柱形辐射体为所述四块介质板弯曲形成的柱形圆筒，每个螺旋辐射臂印制在圆柱形辐射体的一块介质板上，每个螺旋辐射臂上设置一缝隙。优选的，每个螺旋辐射臂沿一块介质板的对角线印制。优选的，每个螺旋辐射臂在水平面上为四边形结构。优选的，所述四边形结构包括四个端点，其中，两个端点设置于所述介质板的竖直边上，另外两个端点设置于介质板的底部水平边上，设置于竖直边上的两个端点中有一个端点与介质板的对角线顶部的端点重合，设置于水平边上的两个端点中有一个端点与介质板的对角线底部的端点重合。优选的，所述圆柱形辐射体内的中空部分还添加塑料泡沫。优选的，所述金属柱的高度T为3毫米，所述介质板的对角线长度L为180毫米，所述四个介质板形成的圆柱形辐射体的半径R为30.5毫米，所述缝隙至介质板的底部水平边的垂直高度K为46.5毫米，所述缝隙的宽度为T1为1.5毫米，所述介质板的竖直边的高度C为136毫米，所述介质板的水平边的宽度P为117毫米，所述螺旋辐射臂沿介质板的水平边方向的两个端点的长度C1为17.2毫米，所述螺旋辐射臂沿介质板的竖直边方向的两个端点的长度C2为12毫米。优选的，所述四臂螺旋天线的工作频率范围为0.9GHz—1.265GHz，相对带宽为33.7％。优选的，所述馈电网络集成在圆形的PCB板上，该PCB板的相对介电常数3.16、板厚为0.752mm。优选的，所述介质板的相对介电常数为2.2。相较于现有技术，本专利技术所述利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线采用上述技术方案，达到了如下技术效果：通过采用内置的缝隙的方案设计使得两个谐振频点靠近，实现了更大的相对宽带，有利于接收更宽频段的信号。附图说明图1是本专利技术利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线优选实施例的立体结构示意图；图2是本专利技术利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线优选实施例中螺旋辐射臂的立体结构示意图；图3是本专利技术利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线的辐射体的四分之一平面展开示意图；图4是本专利技术利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线的馈电网络的S参数仿真结果示意图。本专利技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，将在具体实施方式部分一并参照附图做进一步说明。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参照图1所示，图1是本专利技术利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线优选实施例的立体结构示意图。图2是本专利技术利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线优选实施例中螺旋辐射臂的立体结构示意图。在本实施例中，所述利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线包括馈电网络10和圆柱形辐射体20，所述圆柱形辐射体20的外表面设置有四条螺旋辐射臂30，每一条螺旋辐射臂30的一端设置有一个金属柱40。四条螺旋辐射臂30通过各自的金属柱40依次连接在馈电网络10的四个圆形贴片输出端50上，所述馈电网络10集成在圆形的PCB板上。PCB板采用具体的板材类型为RO4350B，其中相对介电常数3.16，板厚为0.752mm。进一步地，每条螺旋辐射臂30中还设置有一个缝隙60。所述金属柱40的高度为T。参考图3所示，图3是本专利技术利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线的辐射体的四分之一平面展开示意图。所述圆柱形辐射体20由四块柔软轻薄的长方形结构的介质板200制成，具体的板材类型为FR4型的介质板200，其中相对介电常数2.2，将四块介质板200弯曲成中空的圆柱形辐射体20。每个螺旋辐射臂30印制在圆柱形辐射体20的一块介质板200上，且每个螺旋辐射臂30沿所述介质板200的对角线印制，每个螺旋辐射臂30上设置一缝隙60。每个螺旋辐射臂30在水平面上为四边形结构，该四边形结构包括四个端点(如图3所示的A1、A2、A3及A4)，其中，两个端点设置于介质板200的竖直边上(即图3中A1及A2)且距离为C2，另外两个端点设置于介质板200的底部水平边上(即图3中A3及A4)且距离为C1，设置于竖直边上的两个端点中有一个端点与介质板200的对角线顶部的端点重合(即图3中的A1)，设置于水平边上的两个端点中有一个端点与介质板200的对角线底部的端点重合(即图3中的A3)。进一步地，所述缝隙60为水平方向的缝隙，该缝隙60至介质板200的底部水平边的垂直高度为K，所述缝隙60的宽度为T1。所述介质板200的竖直边的高度为C，所述介质板200的水平边的宽度为P，所述介质板200的对角线长度为L。所述四个介质板200形成的圆柱形辐射体20的半径为R。在制作圆柱形辐射体20的过程中，将四块介质板200弯曲成图1的圆桶形状并用胶带进行粘贴。在其他实施例中，所述圆柱形辐射体20内的中空部分还添加塑料泡沫。所述参数如下表：参数PLKC尺寸(mm)11718046.5136参数C1C2TT1尺寸(mm)17.21231.5参数R尺寸(mm)30.5参考图4所示，图4是本专利技术利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线的馈电网络的S参数仿真结果示意图。从图4可以看出，当缝隙60到螺旋辐射臂30底部的距离K变化时(其余参数不变的情况下，即P、L、C1、C2、T、T1、R等参数不变的情况下)，反射系数曲线中两个谐振频点(即图4每条曲线中的两个波谷)的距离也发生变化(即图4中两个波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线，包括圆柱形辐射体和馈电网络，其特征在于，所述圆柱形辐射体的外表面设置有四条螺旋辐射臂，每一条螺旋辐射臂的一端设置有一个金属柱，四条螺旋辐射臂通过各自的金属柱依次连接在馈电网络的四个圆形贴片输出端上，其中：所述圆柱形辐射体包括四块介质板，所述圆柱形辐射体为所述四块介质板弯曲形成的柱形圆筒，每个螺旋辐射臂印制在圆柱形辐射体的一块介质板上，每个螺旋辐射臂上设置一缝隙。

【技术特征摘要】
1.一种利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线，包括圆柱形辐射体和馈电网络，其特征在于，所述圆柱形辐射体的外表面设置有四条螺旋辐射臂，每一条螺旋辐射臂的一端设置有一个金属柱，四条螺旋辐射臂通过各自的金属柱依次连接在馈电网络的四个圆形贴片输出端上，其中：所述圆柱形辐射体包括四块介质板，所述圆柱形辐射体为所述四块介质板弯曲形成的柱形圆筒，每个螺旋辐射臂印制在圆柱形辐射体的一块介质板上，每个螺旋辐射臂上设置一缝隙。2.如权利要求1所述的利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线，其特征在于，每个螺旋辐射臂沿一块介质板的对角线印制。3.如权利要求2所述的利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线，其特征在于，每个螺旋辐射臂在水平面上为四边形结构。4.如权利要求3所述的利用缝隙实现的宽带四臂螺旋天线，其特征在于，所述四边形结构包括四个端点，其中，两个端点设置于所述介质板的竖直边上，另外两个端点设置于介质板的底部水平边上，设置于竖直边上的两个端点中有一个端点与介质板的对角线顶部的端点重合，设置于水平边上的两个端点中有一个端点与介质板的对角线底部的端点重合。5.如权利要求1所述的利用缝隙实现的宽带四臂...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲美君，邓力，李书芳，张贯京，葛新科，张红治，
申请(专利权)人：深圳市景程信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44