[发明专利]一种具有优异轴比性能的轴向模螺旋天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴向模螺旋天线，特别是一种具有优异轴比性能的轴向模螺旋天线。

背景技术

大型可展开多波束天线的馈源阵由几十个甚至上百个阵元组成，由于阵元数量多，对阵元的重量有严格要求，轴向模螺旋天线以其轻量化的优势广泛使用在多波束天线的馈源阵中。螺旋天线的轴比性能直径影响到馈源阵的性能，进而影响整个天线的性能，若螺旋天线的轴比性能较差或比较临界，则整个多波束天线的C/I性能会受到严重影响。

经典设计的螺旋天线，其轴比性能利用增加螺旋的圈数、适当选取螺距及螺旋上升角来优化，但使用这些措施提高螺旋天线的轴比特性已经达到了极限，尤其是馈源阵对螺旋天线的高度有严格要求，进一步限制了螺旋天线轴比特性的提升。目前，采用经典设计的螺旋天线已经不能满足高性能多波束天线的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种具有优异轴比性能的轴向模螺旋天线，通过采用轴比展宽三角槽和轴比对称金属圆环结构，并对轴比方向图进行轴比展宽设计和对称性设计优化，大大提高了螺旋天线在大照射张角内的轴比水平，有效的改善了轴比方向图的对称性。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种具有优异轴比性能的轴向模螺旋天线，包括辐射杯体、螺旋线、螺旋线支撑塔和TNC接头，其中TNC接头固定在辐射杯体的外底面中心，螺旋线支撑塔固定在辐射杯体的内底面中心，螺旋线缠绕在螺旋线支撑塔上，螺旋线与TNC接头之间通过焊接连接，辐射杯体呈圆筒状，边缘均匀分布有多个轴比展宽三角槽，内底面上设有轴比对称金属圆环，且所述轴比对称金属圆环的圆心与辐射杯体内底面的圆心重合。

在上述具有优异轴比性能的轴向模螺旋天线中，辐射杯体的内直径为0.85λ～1.1λ，高度为0.25λ～0.35λ。

在上述具有优异轴比性能的轴向模螺旋天线中，均匀分布在辐射杯体边缘上的轴比展宽三角槽的数目大于等于6个。

在上述具有优异轴比性能的轴向模螺旋天线中，轴比展宽三角槽的深度小于辐射杯体高度的一半，张角大于360°/N，其中N为轴比展宽三角槽的数目。

在上述具有优异轴比性能的轴向模螺旋天线中，轴比展宽三角槽三角形的两个边为直线或曲线。

在上述具有优异轴比性能的轴向模螺旋天线中，曲线为指数曲线或多项式曲线。

在上述具有优异轴比性能的轴向模螺旋天线中，轴比对称金属圆环的高度等于螺旋线绕制第一圈螺旋线起始位置距离辐射杯体内底面高度与第二圈螺旋线起始位置距离辐射杯体内底面高度之和的一半。

在上述具有优异轴比性能的轴向模螺旋天线中，轴比对称金属圆环的内直径与螺旋线绕制的第一圈螺旋线的直径差值为0.2λ～0.3λ。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

（1）本发明通过在辐射杯体上开轴比展宽三角槽的措施，有效的降低了螺旋天线纵向电流在±40°张角处的交叉极化分量，从而使得本发明的螺旋天线在±40°张角内的轴比性能小于1dB，而经典设计的螺旋天线在±40°张角内的轴比小于2.5dB，本发明大大提高了螺旋天线在大照射张角内的轴比特性；

（2）本发明通过在辐射杯体内底部加载一个轴比对称金属圆环的措施，有效的改善了轴比方向图的对称性，使得螺旋天线的轴比方向图比经典设计的轴比方向图更对称；

（3）本发明通过理论研究并结合大量试验对轴比展宽三角槽的个数、形状、尺寸进行了优化设计，同时对轴比对称金属圆环的尺寸进行了优化设计，使得螺旋天线的轴比方向图比经典设计的螺旋天线轴比方向图在相同的张角范围内更小、更对称，螺旋天线在大照射张角内的轴比特性更佳优异；

（4）本发明轴比展宽三角槽三角形的两个边可以为直线或曲线，曲线可以为指数曲线、多项式曲线或其它曲线，满足不同的需求，结构设计具有较强的灵活性。

附图说明

图1为本发明具有优异轴比性能的轴向模螺旋天线结构图；

图2为本发明轴向模螺旋天线中辐射杯体结构图；

图3为本发明实施例中测试的轴比方向图；

图4为经典设计测试的轴比方向图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：