[实用新型]一种宽带宽波束圆极化四臂螺旋天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及通信和导航领域的一种宽带宽波束圆极化四臂螺旋天线，特别适合用于移动卫星通信和导航领域的高性能便携天线的设计。

背景技术

由于四臂螺旋天线具有较宽的波束宽度、良好的前后比、优良的宽角圆极化性能等优点，非常适合应用于卫星通信与导航领域。但是通信和导航天线通常要求双频或多频工作，而普通的四臂螺旋天线是谐振天线，带宽较窄，因此其应用范围较为受限。2006年，Yoann Letestu在IEEETransactionsonAntennasandPropagation上发表文章BroadbandFoldedPrintedQuadrifilarHelicalAntenna，提出在四臂螺旋天线上加入寄生臂的设计，可以将其带宽展宽到30%。其结构示意图如图1所示，但是YoannLetestu的设计存在两方面的缺陷：一是天线的工作频带与其直径、高度和环绕圈数等息息相关，只有在某些特殊结构下，天线才具有较宽的工作频带；二是主臂与寄生臂由一小段连接线连接，该连接线细到一定程度，天线才具有较好的驻波，在1.2GHz-1.6GHz的工作频段内，连接线的宽度仅为0.5mm，如果工作频率升高，连接线可能过细导致加工工艺难以实现，或者在使用过程中很容易折断。

YoannLetestu提出的宽带四臂螺旋天线虽然具有以上缺点，仍然非常适合作为通信及导航领域的宽频带宽波束便携终端。但是四臂螺旋天线需要四个输入端口（0°，90°，180°，270°）馈电，普通的馈电网络占用面积大，因此很难实现便携设计。MathieuCaillet等人于2010年在IEEETransactionsonAntennasandPropagation上发表文章ABroadbandFoldedPrintedQuadrifilarHelical AntennaEmployingaNovelCompactPlanarFeedingCircuit，提出了四臂螺旋天线的小型化馈电网络设计方法，采用孔缝耦合的方法实现180°相移，采用anaren公司的90°混合耦合器实现90°相移。该馈电网络使得宽频带四臂螺旋天线在便携终端的应用成为可能，但是也存在两方面缺陷：一是增加了生产成本；二是难以实现馈电网络和天线的一体化设计。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种低成本高增益宽频带宽波束圆极化四臂螺旋天线，适用于卫星及导航便携终端，可以在宽频带范围内实现较高的增益，并且圆极化性能好。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种宽带宽波束圆极化四臂螺旋天线，包括辐射主体和馈电网络；所述辐射主体由印刷在柔性介质板上的四个螺旋臂组成；每个螺旋臂均由一条主臂和一条寄生臂组成，并且每个螺旋臂中主臂与寄生臂的顶部通过金属片连接；每个主臂均由依次连接的顶部金属片、中部金属片和底部金属片组成；其中，底部金属片和顶部金属片的宽度相同且均比中部金属片宽。

其中，所述顶部金属片的宽度与中部金属片的宽度的比值大于8。

其中，所述馈电网络包括上层介质板和下层介质板；上层介质板的顶面设有第一微带贴片层，并且上层介质板的底面设有中间地板层；下层介质板的底面设有第二微带贴片层；所述第二微带贴片层上设有第二中心微带线和上下两个90°功分器；上下两个90°功分器相对于第二微带贴片层的中心对称设置；90°功分器为L形环状微带线，并且L形环状微带线的长柄部水平设置；第二中心微带线包括设在第二微带贴片层中心的第二竖直微带线，第二竖直微带线的顶端设有向左上方倾斜延伸的上延展微带线，第二竖直微带线的低端设有向右下方延伸的下延展微带线，并且上下两个延展微带线分别与上下两个L形环状微带线相连接。