[发明专利]一种高效率宽带小型圆锥螺旋天线

说明书

本发明公开了一种高效率宽带小型圆锥螺旋天线，包括四臂圆锥螺旋辐射器；介质支撑锥台，四臂圆锥螺旋辐射器附着于介质支撑锥台表面；介质板，介质板置于介质支撑锥台底部位置，对整个天线起支撑作用；宽带平面馈电器，宽带平面馈电器采用自相移串联馈电结构，印刷在介质板的上表面；四个馈电连接片，馈电连接片将所述四臂圆锥螺旋辐射器与平面馈电器的对应四个分支端口连接；八个焊片，焊片印刷在介质板的上表面，用于固定所述馈电连接片；四个阻抗调节片，阻抗调节片位于所述四臂圆锥螺旋辐射器的始端，对四臂圆锥螺旋辐射器的输入阻抗进行调节；射频接头，射频接头与平面馈电器相连。本发明可实现螺旋天线的小型化、宽频带、高效率设计。

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种高效率宽带小型圆锥螺旋天线。

背景技术

卫星通信是目前被广泛应用的一种先进移动通信技术，它可以解决地面移动通信所不能覆盖区域的通信问题。卫星通信系统是利用卫星作为中继站向用户提供数据业务的通信系统，所利用的卫星既可以是对地静止轨道卫星，也可以是非对地静止轨道卫星，如低高度地球轨道卫星、中等高度地球轨道卫星和高椭圆轨道卫星等。卫星通信系统能扩大移动通信的业务覆盖范围，除提供常规的移动通信业务之外，还可以向空中、海面和复杂地理区域的各类移动用户提供通信服务。

卫星通信设备主要包括星上设备和地球终端设备，其中地球终端设备形式多样，应用场合众多，因此被广泛的研究和推广。随着电子集成技术的发展，通信设备都向着集成化、小型化发展，以满足人们对高性能设备的需求；用于卫星通信的移动地球终端同样也应和着这样的发展趋势；在终端设备中，天线是尺寸最大的部分，尤其工作频率较低时，天线尺寸显得更为突出。但由于天线的尺寸与天线性能有很大关系，天线尺寸缩小将直接导致天线性能下降，因此天线尺寸始终是影响地球终端设备性能的主要因素。

地球终端设备所采用的天线为圆极化天线，圆极化天线可抑制雨雾的去极化效应和抗多径反射效应，可以提供很好收发性能；目前，地球终端常用的天线形式有平面微带天线和各种螺旋天线；微带天线结构简单，但由于微带天线为谐振式工作，带宽受到很大的限制；螺旋天线的频带宽、圆极化性能稳定，常用形式有平面螺旋、柱面螺旋、锥面螺旋；平面螺旋横向尺寸大，并且要配合宽带反射腔使用；柱面螺旋横向尺寸小，但高度大；角锥螺旋结合二者的优点，高度和横向尺寸都可以根据需要调整；但工作频率较低时，天线尺寸还是显得很大，而缩小天线尺寸会直接造成圆极化性能恶化、带宽减小。

传统的天线小型化方法，如加载高介电常数的介质、曲流等，都会使天线的带宽变窄，这是因为小尺寸天线输入阻抗变化剧烈、阻抗匹配困难。天线尺寸的减小带来的另一严峻问题是天线的辐射效率下降，小尺寸天线的电尺寸小，其辐射电阻将降低，并且有较大的电抗成分；在天线不存在损耗的条件下，尽管其辐射电阻较低，总可以通过适当办法消除天线的输入电抗成分，并通过阻抗变换将阻抗变换到适当的数值使其与发射机或接收机匹配，从而有效完成能量转换功能。但是，不仅天线本身存在热损耗，而且馈电电路也会引入损耗。当天线的辐射电阻很低时，这些损耗就会更加突出，从而明显降低天线的辐射效率。

针对上述问题，发明专利201410382212.0给出了一种宽带小型化圆锥螺旋天线的设计方法，但天线特殊的结构使得天线方向图具有较大的前后比，这是实际使用中的不利因素，会造成电磁兼容及电磁干扰等一系列问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效率宽带小型圆锥螺旋天线，以满足高性能卫星通信中所要求的天线小型、宽带、高效率和高增益需求。

本发明是这样实现的，一种高效率宽带小型圆锥螺旋天线，该高效率宽带小型圆锥螺旋天线设置有四臂圆锥螺旋辐射器和平面馈电器。