[发明专利]一种基于双波段紧凑型巴伦馈电的四臂螺旋天线装置

说明书

技术领域

 本发明涉及双频段天线、四臂螺旋天线、圆极化天线、电磁场理论、微波技术和电波传播等技术领域，具体地说是一种基于双波段紧凑型巴伦馈电的四臂螺旋天线装置。

背景技术

四臂螺旋天线（Quadrifilar Helix Antenna，QHA）是一种具有圆极化和宽波束特性的天线，它广泛应用于卫星通信和全球定位系统等无线电技术领域。四臂螺旋天线的优点在于结构紧凑、成本低廉、近场辐射小、方向图为心脏形。谐振式四臂螺旋天线形式它由四根螺旋臂组成，每根螺旋臂长度约为                                               (M为整数)，为工作波长；四根螺旋臂馈电端电流相等，相位两两相差90度；非馈电端开路时取M为奇数，短路时取M为偶数。四臂螺旋天线可以看作由两个双臂螺旋组成，这两个双臂螺旋需要以90度相位差馈电。谐振式四臂螺旋天线的结构参数可由下式确定:

           （1）

式中，为螺旋的轴向长度，为螺旋臂的长度，为螺旋的半径，为螺旋的匝数。的定义为：当为奇数时，；当为偶数时，。

近年来，四臂螺旋天线的研究多集中于天线结构的小型化、多模工作、印刷式天线以及馈电结构等方面。文献[1]（付世强，房少军，路凯，王钟葆. 船载海事卫星通信印刷四臂螺旋天线设计. 舰船电子工程，2010年，第30卷第2期：180-183.） 提出一种集成新型馈电网络结构的印刷四臂螺旋天线，该天线在系统要求的工作频带内增益高于2dB，半功率波瓣宽度达到140°，上半空间主要区域轴比小于3dB。文献[2]（王家勇，王昌复，梁旭文，杨根庆. 低轨道小卫星通信中谐振式四臂螺旋天线的应用研究. 电子学报，2002年第30卷第12期：1865-1866.）从低轨道小卫星通信系统的要求出发，设计了两种实际的谐振式四臂螺旋天线，天线采用了新颖的90度自相移结构及平衡馈电结构。文献[3]（沈仁强，尹应增，马金平，赵娜. 圆锥印刷四臂螺旋天线的分析与设计. 微波学报，2007年第23卷第5期：14-18.） 为满足低轨道卫星接收天线的技术要求，应用无限巴伦结合宽带功分器的馈电网络，设计并制作了一种四臂螺旋天线，在要求的频率范围内波束宽度超过180度。文献[4]（陈晨，张凯，韦高，许家栋. 星载宽带宽波束四臂螺旋天线设计. 系统仿真学报，2009年4月，第21卷第7期：2065-2067.） 设计了一种工作于1.57542GHz的圆极化圆锥印刷四臂螺旋天线，该天线在中心频率处的3dB波瓣宽度约为200°，满足半球覆盖特性， 3dB轴比带宽约为0. 35GHz。