一种超低副瓣螺旋天线制造技术

本申请公开一种超低副瓣螺旋天线，主要由锥螺旋天线、组合喇叭腔体、扼流槽底板、天线罩等4部分组成。所述锥螺旋天线为绕制在非金属空心锥筒上的金属螺旋线结构，其还包括安装法兰、射频连接器；所述的组合喇叭腔体包括内侧的小喇叭腔和外侧的锯齿口大喇叭腔；所述的扼流槽底板为圆形金属底板，其外侧加载了双层圆环边结构。本发明专利技术采用了多圈绕制的锥螺旋天线设计了一种宽带螺旋天线，通过加反射腔方式实现高增益；通过具有不同张角和高度的喇叭腔体的组合降低了螺旋天线的副瓣，且通过在外喇叭腔体的边上开锯齿形结构进一步降低副瓣；通过在螺旋天线的安装底板上加载双圆环边构造了扼流结构进一步降低副瓣。扼流结构进一步降低副瓣。扼流结构进一步降低副瓣。

【技术实现步骤摘要】
一种超低副瓣螺旋天线


[0001]本专利技术涉及一种通信干扰系统用的高增益天线，尤其涉及一种宽带超低副瓣的高增益螺旋天线。

技术介绍

[0002]定向天线在各种通信干扰系统中有着广泛的应用，其优点在于其良好的定向性保证了天线的增益足够高，能够把能量集中在一定的波束角度内，从而实现较远距离的通信干扰距离。通信干扰系统中常用高增益的定向天线作为发射天线来提高通信干扰距离。
[0003]随着无线电技术的应用越来越广泛，电子对抗技术的发展也呈现出综合化和体系化的发展趋势，用频设备的重量和数量也是越来越多，安装的载体的尺寸有限，势必造成各种设备之间的电磁兼容问题越来越严峻。电子对抗系统内部的各设备之间经常由于收发设备之间互相干扰而导致无法正常工作，电子对抗系统与通信、雷达、导航系统之间的电磁影响的案例就更加多了。为了更好地实现各用频设备之间的协同工作，除了进行区域隔离和时序协同外，还经常提出要求干扰系统使用的天线具有超低副瓣特性，从而降低对其他用频设备的频率干扰。对于超低副瓣天线的研究，目前大多数研究都是围绕采用波束赋形的方式对较大规模的阵列进行超低副瓣的设计，也取得了很多研究成果，但是，很显然，这种方式的超低副瓣天线结构复杂、成本高、尺寸大、重量重，对于低成本、限制安装空间、便携式的使用环境很难适用，为此，需要研究一种具有较好的经济性、便携性、小型化的超低副瓣定向天线，而对于这方面的研究尚未见。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种超低副瓣的锥螺旋天线，旨在实现锥螺旋天线获得
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40dB以下的超低副瓣性能。
[0005]为解决上述问题，本申请提出的一种基于双腔组合形式的锥螺旋天线，其包括锥螺旋天线、组合喇叭腔体、扼流槽底板、天线罩。所述的锥螺旋天线通过射频连接器对绕制在非金属锥塔上的锥螺旋金属线起始端进行馈电实现，非金属锥塔固定在天线底板的正面中央位置，射频连接器固定在天线底板的背面偏心位置；所述的组合喇叭腔体结构为两层喇叭腔，内腔内嵌在外腔的内部，且内腔的直径和高度均小于外腔，内腔为常规的喇叭腔，外腔体边缘采用三角锯齿形状的设计；锥螺旋天线及其组合喇叭腔体均安装在圆形金属底板上，其金属底板的外侧具有双层圆环边结构，形成了圆环形的扼流槽；锥螺旋天线和组合喇叭腔体结构均罩在天线罩内，起到防水作用。
[0006]上述的超低副瓣的锥螺旋天线在锥螺旋天线的基础上增加了喇叭腔体结构来提高天线的增益，提高天线的作用距离，同时天线的辐射波束压窄使得能量更加集中的同时尽量减小了对周边用频设备的影响；喇叭腔体采用了组合式的喇叭腔体结构，即分为内腔喇叭和外腔喇叭，内腔喇叭其喇叭体长度和口面直径均小于外腔喇叭，这样使得外腔喇叭与外腔喇叭之间有一定的间隙，构造了不连续结构，阻断了电流的连续分布，降低了该部分
电流对天线副瓣的贡献，从而抑制的天线的副瓣；外喇叭腔体采用了口面边缘的三角锯齿结构，其改变了边缘连续电流分布的均匀性，其进一步抑制的天线的副瓣；锥螺旋天线及其组合喇叭腔体均安装在扼流槽底板上，其通过在底部安装板的外侧加载了双层圆环边结构，形成了圆环形的扼流槽，有利于抑制辐射的副瓣电平；
[0007]进一步地，锥螺旋天线实现了圆极化的定向天线辐射，锥螺旋金属线若采用符合左旋螺旋法则上升规律则实现左旋圆极化，若采用符合右旋螺旋法则上升规律则实现右旋圆极化。由于锥螺旋金属线尺寸较大，仅靠与射频连接器的连接是无法起到对其自重的支撑能力，因此采用非金属锥塔结构进行支撑，以获得稳定的结构连接形式；
[0008]进一步地，锥螺旋天线的锥螺旋金属线的表达式为：地，锥螺旋天线的锥螺旋金属线的表达式为：地，锥螺旋天线的锥螺旋金属线的表达式为：θ＝0～2πn其中，r0为锥螺旋的起始半径，dr为每圈的半径变化值(对应θ变化360
°
的半径降低量)，θ为螺旋在x
‑
y面的角度变化量，S为螺旋上升的螺距(对应θ变化360
°
的高度上升值)，n为螺旋的总圈数，螺旋线的线径为rd。
[0009]进一步地，锥螺旋天线的非金属锥筒采用了空心结构以减小等效介电常数和损耗角正切值，减小了由于非金属的电损耗特性而导致对锥螺旋天线的电性能的影响；
[0010]进一步地，锥螺旋天线的非金属锥筒底部采用开隔离孔的方式，隔离孔分别主要位于锥螺旋金属线的起始端附近，使得锥螺旋金属线的起始端附近约1/4圈长度与非金属锥桶无表面接触，避免大功率应用情况下，由于锥螺旋金属线在其与射频连接器连接较近的位置电流过大导致在非金属锥塔表面快速转换为热能而导致的材料烧糊现象，从而提高大功率应用情况下的天线功率容量；同时考虑到大功率的设计，螺旋线的线径也是尽可能粗来进一步保证天线的耐受大功率特性。
[0011]进一步地，组合喇叭腔体采用内外喇叭腔体嵌套的结构，内喇叭腔体的起始半径r11＝外喇叭腔体的起始半径r21，内喇叭腔体的口面半径r12＜外喇叭腔体的口面半径r22，内喇叭腔体的高度h1＜外喇叭的腔体高度h2，内喇叭腔体的半张角α1＜外喇叭腔体的半张角α2；且外喇叭腔体边缘采用了三角锯齿形状设计的曲线为减去等边三角形的操作，其边长为d2。
[0012]进一步地，扼流槽底板上加载了扼流槽结构，其在圆形安装底部的外边缘分别加载了半径rg、高度hg、厚度w的第一圆环和半径rg2、高度hg2、厚度w的第二圆环，其中，rg＞rg2，hg≥hg2，扼流槽的宽度＝rg
‑
rg2
‑
w；
[0013]本申请取得的技术效果体现在如下几个方面。
[0014]第一，设计了双喇叭腔体结构对锥螺旋天线的副瓣进行抑制，在外喇叭腔口面加载三角形锯齿结构进一步抑制辐射副瓣，并通过在安装底板上加载双圆环结构构造扼流槽更进一步抑制副瓣，综合上述三种手段形成了超低副瓣的方向图效果；
[0015]第二，设计了空心开槽的非金属锥筒结构，且在锥筒底部设计了大尺寸方形隔离孔，确保锥螺旋金属线的起始段的1/4圈内尽可能与非金属表面隔开，避免大功率情况下的在非金属表面由于介质损耗将电流转换为热量而影响天线的功率容量，从而获得更佳的耐受功率能力。
[0016]仿真表明，本申请提供的超低副瓣的锥螺旋天线在1.4GHz至1.8GHz的带内驻波比小于2.0，增益≥15dBi，方位面和俯仰面方向图从轴向往两侧逐步下降，下降曲线较为平滑且两侧对称，具有
‑
40dB左右的超低副瓣电平。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的一种超低副瓣螺旋天线的结构示意图；
[0018]图2为本专利技术的锥螺旋天线示意图；
[0019]图3为本专利技术的双腔结构示意图；
[0020]图4为本专利技术的扼流槽底板结构示意图；
[0021]图5为本专利技术实施例中电压驻波比曲线仿真结果图；
[0022]图6为本专利技术实施例中的增益曲线仿真结果图；
[0023]图7为本专利技术实施例中的圆极化轴比曲线仿真本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低副瓣螺旋天线，其特征在于，包括：锥螺旋天线、组合喇叭腔体、扼流槽底板、天线罩；所述锥螺旋天线包括非金属锥塔、锥螺旋金属线、天线底板、射频连接器，锥螺旋金属线绕制在非金属锥塔上，非金属锥塔固定在天线底板的正面中央位置，射频连接器固定在天线底板的背面偏心位置；所述的组合喇叭腔体结构包括喇叭内腔和喇叭外腔，喇叭内腔内嵌在喇叭外腔的内部，两喇叭腔形成双腔体结构，组合喇叭腔体结构位于锥螺旋天线的外侧；所述的扼流槽底板为圆形金属底板，其外侧具有双层圆环边结构，锥螺旋天线和组合喇叭腔体均按照在其上；所述的天线罩为圆柱形天线罩结构，其安装在扼流槽底板上，且锥螺旋天线、组合喇叭腔体均罩在天线罩内。2.根据权利要求1所述的锥螺旋天线，其特征在于，采用锥螺旋天线形式实现较宽的频带宽度，其通过射频连接器直接对锥螺旋金属线馈电实现天线的电原理部分；锥螺旋金属线绕制在非金属锥塔上来保持结构稳定；射频连接器穿过天线底板与锥螺旋金属线的起始端连接实现天线的馈电。3.根据权利要求1所述的锥螺旋天线，其特征在于，采用的锥螺旋金属线的表达式为：旋天线，其特征在于，采用的锥螺旋金属线的表达式为：旋天线，其特征在于，采用的锥螺旋金属线的表达式为：θ＝0～2πn其中，r0为锥螺旋的起始半径，dr为每圈的半径变化值(对应θ变化360
°
的半径降低量)，θ为螺旋在x
‑
y面的角度变化量，S为螺旋上升的螺距(对应θ变化360
°
的高度上升值)，n为螺旋的总圈数，螺旋线的线径为rd。4.根据权利要求1所述的组合喇叭腔体，其特征在于，包围在锥螺旋天线的外侧，通过合理的设计来提高锥螺旋天线的增益...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉峰，朱光，陆李玮，潘博文，胡国华，
申请(专利权)人：嘉兴诺艾迪通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：