基于等角螺旋的频扫对数周期天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于等角螺旋的频扫对数周期天线。该发明专利技术将传统对数周期天线沿长度方向以等角螺旋的形式卷曲，在工作频带内实现大角度的主波束频率扫描功能；包括振子阵列和馈线；所述振子阵列内的振子的长度沿馈线正比例增加，相邻振子所夹馈线长度沿馈线正比例增加；所述馈线卷曲形式为等角螺旋形式，长度较短的振子一端位于馈线所在螺旋半径较短的一侧，长度较长的振子一端位于馈线所在螺旋半径较长的一侧；在本发明专利技术中，辐射不同频率能量的振子不同，令天线在不同频率的波束指向不同；该发明专利技术继承了传统对数周期天线带宽宽、增益平稳的优点，实现大角度的波束扫描；且结构简单，工程实现容易，性能优异，在无线通信系统中有较强的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于等角螺旋的频扫对数周期天线
本专利技术属于微波及天线结构
，尤其涉及一种基于等角螺旋的频扫对数周期天线。
技术介绍
对数周期天线作为一款常见宽带天线，结构呈周期变化，有非频变天线的特性，可以在很宽的频带内保持平稳的阻抗以及增益，其在短波，超短波和微波波段得到了广泛的应用。在民用领域，其常用于室内分布和电梯信号覆盖。对数周期天线也被应用在雷达以及军事侦察通信系统中。对数周期天线作为一款经典宽带天线，其结构简单、工程实现容易、增益良好，因此，对数周期天线的应用非常广泛。有学者提出了印刷对数周期天线，相比较于传统的对数周期天线，其重量轻、成本低廉、制作精度高且稳定性好。但是，对数周期天线的波束指向通常保持不变，在工程上，不能简单有效地实现波束扫描功能，其应用也因此受到一定的限制。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种基于等角螺旋的频扫对数周期天线；其作用在于扩展对数周期天线的应用，使其实现波束扫描功能；且将对数周期天线进行改造，实现频扫功能。本专利技术的技术方案是：基于等角螺旋的频扫对数周期天线，包括振子阵列和馈线，所述振子阵列和馈线共同构成天线结构；其中，所述振子阵列内的振子的长度沿馈线正比例增加，相邻振子所夹馈线长度沿馈线正比例增加；所述馈线的轮廓为等角螺旋，长度较短的振子一端位于馈线所在螺旋半径较短的一侧，长度较长的振子一端位于馈线所在螺旋半径较长的一侧。进一步地，所述的馈线的轮廓为平面等角螺旋、带有升角的立体等角螺旋及其组合。进一步地，所述馈线的轮廓为平面等角螺旋，所述振子平行于平面等角螺旋所在平面，且与馈线垂直。进一步地，所述馈线的轮廓为平面等角螺旋，所述振子垂直于平面等角螺旋所在平面。进一步地，所述馈线的轮廓为带有升角的立体等角螺旋，所述振子垂直于立体等角螺旋未抬升时所在平面。进一步地，所述馈线的轮廓为带有升角的立体等角螺旋，所述振子垂直于立体等角螺旋。进一步地，所述振子的辐射结构为偶极子、单极子、三振子、四振子及其组合。进一步地，所述振子的形状为长直振子、分形振子、折叠振子、末端加载振子、卷曲振子及其组合。进一步地，所述天线结构的形式为印刷在介质基板上金属印制层、金属平板、以金属杆形式拼接的立体及其组合。进一步地，所述天线结构通过复制平移、镜像、旋转单个天线及其组合形成天线阵列。本专利技术的有益效果是：本专利技术中的对数周期天线主要依靠有效区的几个振子辐射能量，本专利技术中充分利用有效区的振子以实现波束扫描，原理简单，工程实现容易，成本低廉；本专利技术在继承对数周期天线带宽宽，增益平稳的优点同时，通过调节天线的比例因子、间距长度比以及振子数量，可以灵活实现不同带宽，不同扫描角度范围的波束扫描。附图说明图1是本专利技术中基于等角螺旋的频扫对数周期天线的结构示意图；图2是本专利技术中平面形式的频扫对数周期天线的三维剖分示意图；图3是本专利技术中平面形式的频扫对数周期天线的俯视图；图4是本专利技术中平面形式的频扫对数周期天线的S参数和增益示意图；图5是本专利技术中平面形式的频扫对数周期天线在不同频率处的E面归一化方向示意图；图6是本专利技术中弯曲形式的频扫对数周期天线在未弯曲前的俯视图；图7是本专利技术中弯曲形式的频扫对数周期天线的三维示意图；图8是本专利技术中倾斜印刷对数周期天线的俯视图；图9是本专利技术中馈线倾斜频扫对数周期天线的三维示意图；图10是本专利技术中馈线倾斜频扫对数周期天线的S参数和增益示意图；图11是本专利技术中馈线倾斜频扫对数周期天线的H面归一化方向示意图；图12是本专利技术中阶梯形式频扫对数周期天线的三维示意图；图13是本专利技术中阶梯形式频扫对数周期天线所组成的二元阵列的三维示意图；图中1是上层金属结构，2是第一介质基板，3是下层金属结构，4是第一振子臂，5是第一振子，6是第一馈线，7是第二馈线，8是第二振子臂，9是第二振子，10是馈电点，11是第二介质基板，12是等角螺旋，13是金属表面，14是第三振子，15是第三馈线，16是第三介质基板，17是第四馈线，18是第四振子,19是馈线，20是振子。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对本专利技术中进行进一步的叙述；显而易见地，下面描述中的仅仅是一部分的实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些将本专利技术所述的技术方案应用于其它类似情景；为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：如图1所述；基于等角螺旋的频扫对数周期天线，包括振子阵列和馈线19，所述振子阵列和馈线19共同构成天线结构；其中，所述振子阵列内的振子20的长度沿馈线19正比例增加，相邻振子20所夹馈线19长度沿馈线19正比例增加；所述馈线19的轮廓为等角螺旋12，长度较短的振子20一端位于馈线19所在螺旋半径较短的一侧，长度较长的振子20一端位于馈线19所在螺旋半径较长的一侧。进一步地，所述的馈线19的轮廓为平面等角螺旋、带有升角的立体等角螺旋及其组合。进一步地，所述馈线19的轮廓为平面等角螺旋，所述振子20平行于平面等角螺旋所在平面，且与馈线19垂直。进一步地，所述馈线19的轮廓为平面等角螺旋，所述振子20垂直于平面等角螺旋所在平面。进一步地，所述馈线19的轮廓为带有升角的立体等角螺旋，所述振子20垂直于立体等角螺旋未抬升时所在平面。进一步地，所述馈线19的轮廓为带有升角的立体等角螺旋，所述振子20垂直于立体等角螺旋。进一步地，所述振子20的辐射结构为偶极子、单极子、三振子、四振子及其组合。进一步地，所述振子20的形状为长直振子、分形振子、折叠振子、末端加载振子、卷曲振子及其组合。进一步地，所述天线结构的形式为印刷在介质基板上金属印制层、金属平板、以金属杆形式拼接的立体及其组合。进一步地，所述天线结构通过复制平移、镜像、旋转单个天线及其组合形成天线阵列。本专利技术利用了对数周期天线在不同频率处辐射能量的振子20不同的特点，令对数周期天线沿着曲线绕制，可使得天线工作在不同频率处，天线的波束指向不同；对数周期天线绕制的轮廓有多种选择，包括圆弧、等角螺旋、等距螺旋以及其他各种曲线以及各种曲线的组合；在轮廓为等角螺旋12的情况下，对数周期天线依然可以保持非频变的特性，如图1所示，馈线19连接各个振子20，馈线19的轮廓为等角螺旋12，相邻振子20与等角螺线12原点连线所夹的角度不变，振子20的长度和相邻的振子20所夹馈线19的长度都沿馈线19等比例递增。实施例1：本实例以平面形式的频扫对数周期天线为例：如图2和图3所示，所述平面形式的频扫对数周期天线包括第一介质基板2，上层金属结构1和下层金属结构3；第一介质基板2的材料为FR4，介电常数为4.6，厚度为1.6毫米；上下两层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于等角螺旋的频扫对数周期天线，其特征在于，包括振子阵列和馈线，所述振子阵列和馈线共同构成天线结构；/n其中，所述振子阵列内的振子的长度沿馈线正比例增加，相邻振子所夹馈线长度沿馈线正比例增加；/n所述馈线的轮廓为等角螺旋，长度较短的振子一端位于馈线所在螺旋半径较短的一侧，长度较长的振子一端位于馈线所在螺旋半径较长的一侧。/n

【技术特征摘要】
1.基于等角螺旋的频扫对数周期天线，其特征在于，包括振子阵列和馈线，所述振子阵列和馈线共同构成天线结构；
其中，所述振子阵列内的振子的长度沿馈线正比例增加，相邻振子所夹馈线长度沿馈线正比例增加；
所述馈线的轮廓为等角螺旋，长度较短的振子一端位于馈线所在螺旋半径较短的一侧，长度较长的振子一端位于馈线所在螺旋半径较长的一侧。


2.根据权利要求1所述的基于等角螺旋的频扫对数周期天线，其特征在于，所述的馈线的轮廓为平面等角螺旋、带有升角的立体等角螺旋及其组合。


3.根据权利要求1或2所述的基于等角螺旋的频扫对数周期天线，其特征在于，所述馈线的轮廓为平面等角螺旋，所述振子平行于平面等角螺旋所在平面，且与馈线垂直。


4.根据权利要求1或2所述的基于等角螺旋的频扫对数周期天线，其特征在于，所述馈线的轮廓为平面等角螺旋，所述振子垂直于平面等角螺旋所在平面。


5.根据权利要求1或2所述的基于等角螺旋的频扫对数周期天线，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓东，杨若松，金秀华，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32