【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，特别是指一种基于螺旋线末端加载的四臂螺旋结构的宽带圆极化天线。
技术介绍
1、随着无线通信技术的不断发展，人们对天线性能的要求也越来越高，圆极化天线的应用越来越广泛。与线极化信号相比，圆极化天线可接收任意线极化信号，其辐射的圆极化信号也可由任意线极化天线接收；并且当圆极化信号经过障碍物反射后，其旋转方向发生改变，不会被相同极化的天线接收，在复杂电磁环境下采用圆极化信号可有效降低多径信号引起干扰，因此对信号的传输质量影响较小。
2、目前在圆极化天线的使用中，主要是采用的有十字振子天线、微带天线、螺旋天线和喇叭天线等天线形式。十字振子天线作为圆极化天线使用时，天线高度较高，同时需要增加圆极化网络，设备相对复杂。微带天线具有结构简单，剖面低的优点，但存在天线带宽较窄，易受安装环境影响的缺点。圆极化喇叭天线通常由圆极化器、传输波导和辐射器组成，常用的喇叭圆极化器包括金属板圆极化器、介质板加载圆极化器和周期加载圆极化器，射频信号通过圆极化器形成幅度相等正交的分量，行程圆极化，通过辐射器辐射到空间。圆极化喇叭天线具有良好的宽带特性，但由于采用波导传输结构，天线存在尺寸较大，剖面高度过高的缺点。螺旋天线作为圆极化天线使用时，考虑天线的高度，通常采用的形式为双臂螺旋天线或四臂螺旋天线，双臂螺旋天线结构紧凑，可实现半球辐射波束及良好的宽角轴比特性，其辐射性能受载体影响较小，同时具有良好的带宽特性，但天线高度较高。四臂螺旋天线尺寸小，结构紧凑，可实现半球辐射波束及良好的宽角轴比特性，其辐射性能受载体影响较小，但天
3、四臂螺旋天线是移动卫星通信天线中使用较多的一种天线形式，它是在轴向模辐射的单螺旋天线的基础上发展而来。由四根完全相同螺旋臂构成了天线辐射体，螺旋臂长度均为λ/4的整数倍，而且针对天线非馈电端结构不同，臂长的取值也不同：当天线的终端呈短路状态时，每条螺旋线长要求为λ/4的偶数倍；当天线的终端呈开路状态时，每条螺旋线长要求为λ/4的奇数倍。四臂螺旋天线的每条臂所馈的信号幅度大小相等且根据旋向要求相位依次超前或滞后90°，从而辐射圆极化电磁波。为了产生满足四条辐射臂所要求的激励信号，其馈电的形式可分为以下两种种：
4、1.自相移馈电。自相移馈电是通过天线自身来实现四臂的相移的馈电方式。我们将四臂螺旋天线看作是两个双臂螺旋天线，在空间中呈正交放置，然后通过将两组双臂螺旋绕馈电点旋转一定的角度的方法，来形成满足要求的相位差。其中一条臂的长度稍大于谐振长度，相位滞后，另一条臂的长度则小于谐振长度，相位超前，当长度选择恰当时，可以使得相位差刚好为90°。通过在同轴线上开槽巴伦或者加载扼流套可以实现同轴线与天线之间电流的不平衡到平衡的转换，可以或得良好的阻抗特性。自相移馈电方式的四臂螺旋天线通常结构较简单，尺寸较小，但是局限性就是其阻抗带宽较窄且圆极化轴比较差。
5、2.功分移相馈电网络。将功分和移相一体化设计的网络形式多种多样，可以同时进行功率的分配和相位的延迟，根据馈电网络形式的不同可分为串馈和并馈两种。串馈是一种环形的一分四移相馈电网络，输出端口之间的传输线既可以调节阻抗匹配，也能起相位延迟的作用；并馈则是通过三个电桥或功分器级联实现功率分配和相位延迟。通常串馈形式的馈电网络结构紧凑、插损较低，但是其阻抗带宽和轴比带宽较窄，只能适用于窄带天线；而并馈形式的馈电网络虽然阻抗带宽和轴比带宽都较宽，但是其结构较复杂，通常尺寸会更大。
6、以上方式实现的四臂螺旋天线或存在结构复杂，体积较大，不利于大批量生产，或者天线带宽较窄的缺点。因此研究一种结构简单，不需要外加网络、带宽宽，具有良好圆极化特性的天线形式是很有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中的不足之处，提供一种螺旋线末端加载的宽带圆极化四臂螺旋天线。通过在螺旋天线末端增加末端加载结构展宽天线带宽，采用同轴开槽巴伦实现天线的平衡馈电。该天线具有结构简单、紧凑，带宽宽、圆极化特性好的特点，满足圆极化通信系统的应用场景。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种宽带末端加载四臂螺旋天线，包括异形金属螺旋臂、同轴开槽巴伦2，金属底板3和接插件4；所述同轴开槽巴伦2立于金属底板3的上表面中心，所述异形金属螺旋臂包括上直臂、下直臂、上螺旋臂和下螺旋臂；上直臂和下直臂均设有四个，其中，四个上支臂以圆周阵列的方式排布同轴开槽巴伦顶端，四个下直臂以圆周阵列的方式排布在同轴开槽巴伦的中间位置；所述上直臂和下直臂的阵列中心均位于同轴开槽巴伦的中轴线上；每一上直臂的正下方均设有与其对应的所述下直臂；
4、所述上螺旋臂和下螺旋臂均设有四条，上螺旋臂的底端与对应的下直臂中间位置固定连接，顶端连接对侧下直臂正上方的上直臂末端；下螺旋臂的顶端位于对应下直臂的末端，底端连接在金属底板上表面；
5、所述同轴开槽巴伦2的上直臂与下直臂之间段为巴伦结构，底端穿过金属底板3的中心圆孔与接插件4连接，同轴开槽巴伦的外导体与金属底板连接。
6、进一步的，所述异形金属螺旋臂为旋转对称结构。
7、进一步的，所述上螺旋臂为0.5圈，下螺旋臂圈数为0.25×n，n为等于或大于1的正整数,上螺旋臂螺距和直径均小于下螺旋臂螺距和圈数。
8、进一步的，所述下螺旋臂的顶端位于对应下直臂的末端，底端连接在金属底板上表面且位于相邻下直臂末端的正下方。
9、进一步的，所述下螺旋臂底端与金属底板上表面之间为短路结构或开路结构。
10、本专利技术具有的创新特点主要如下：
11、1.本专利技术设置了一种宽带末端加载四臂螺旋天线，由异形金属螺旋臂、同轴开槽巴伦，金属底板和接插件的宽带四臂螺旋天线。在工作带宽内增益大于2dbi，轴比小于3db，具有良好的宽带圆极化辐射特性。
12、2.本专利技术通过螺旋线末端加载的四臂螺旋实现宽带圆极化辐射，天线结构紧凑，力学性能较好好，天线最终体积小于φ0.4λ×0.65λ。
13、3.本专利技术天线辐射效率高，阻抗带宽特性好，在宽带范围内具有良好的圆极化特性。可以广泛应用于各种圆极化通信系统。
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1.一种宽带末端加载四臂螺旋天线，其特征在于，包括异形金属螺旋臂、同轴开槽巴伦(2)，金属底板(3)和接插件(4)；所述同轴开槽巴伦(2)立于金属底板(3)的上表面中心，所述异形金属螺旋臂包括上直臂、下直臂、上螺旋臂和下螺旋臂；上直臂和下直臂均设有四个，其中，四个上支臂以圆周阵列的方式排布同轴开槽巴伦顶端，四个下直臂以圆周阵列的方式排布在同轴开槽巴伦的中间位置；所述上直臂和下直臂的阵列中心均位于同轴开槽巴伦的中轴线上；每一上直臂的正下方均设有与其对应的所述下直臂；
2.根据权利要求1所述的一种宽带末端加载四臂螺旋天线，其特征在于，所述异形金属螺旋臂为旋转对称结构。
3.根据权利要求1所述的一种宽带末端加载四臂螺旋天线，其特征在于，所述上螺旋臂为0.5圈，下螺旋臂圈数为0.25×n，n为等于或大于1的正整数,上螺旋臂螺距和直径均小于下螺旋臂螺距和圈数。
4.根据权利要求3所述的一种宽带末端加载四臂螺旋天线，其特征在于，所述下螺旋臂的顶端位于对应下直臂的末端，底端连接在金属底板上表面且位于相邻下直臂末端的正下方。
5.根据权利要求1所述
...【技术特征摘要】
1.一种宽带末端加载四臂螺旋天线，其特征在于，包括异形金属螺旋臂、同轴开槽巴伦(2)，金属底板(3)和接插件(4)；所述同轴开槽巴伦(2)立于金属底板(3)的上表面中心，所述异形金属螺旋臂包括上直臂、下直臂、上螺旋臂和下螺旋臂；上直臂和下直臂均设有四个，其中，四个上支臂以圆周阵列的方式排布同轴开槽巴伦顶端，四个下直臂以圆周阵列的方式排布在同轴开槽巴伦的中间位置；所述上直臂和下直臂的阵列中心均位于同轴开槽巴伦的中轴线上；每一上直臂的正下方均设有与其对应的所述下直臂；
2.根据权利要求1所述的一种宽带末端加载四臂螺旋天线，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵东贺，韩国栋，肖松，杨国栋，齐宏业，曹江涛，王亮，张晓冲，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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