[发明专利]一种新型阿基米德螺旋定向天线

说明书

技术领域

本发明属于超宽带天线设计领域，具体涉及一种新型阿基米德螺旋定向天线。

背景技术

超宽带天线以其超宽的带宽特性以及广泛的应用范围，引起了世界各国学者的关注与研究，特别是在超宽带雷达、导弹制导以及通信领域，超宽带天线是其关键技术之一。

在频域步进雷达系统中，若想提高系统的各项性能，提升天线带宽是一个很好的突破口，使用超宽带天线的频域步进雷达系统，天线的带宽与系统的分辨率在一定范围内是成正比的，比如在频域步进探地雷达系统中，提升天线带宽，扩宽系统频率步进范围是提升分辨率的一种很好的手段。在导弹制导领域，特别是反辐射导弹，天线的带宽越宽，其对辐射信号的覆盖范围就越广，从而在对雷达目标进行精确打击时，效果也就越明显，若天线的带宽足够宽，那么使用同一天线的反辐射导弹能对各型雷达进行精确打击，故研究超宽带天线有着极其重要的军事价值。在通信领域，特别是安全保密通信，若使用跳频技术，那么一个性能良好的超宽带天线对他来说是极其重要的。

传统的阿基米德螺旋天线虽说拥有超宽的带宽，但是也存在较多的问题：首先它是双向辐射的圆极化天线，但在现实需求中往往要求单向辐射；其次，基于其辐射原理，最小辐射频率跟最大半径相关，最大辐射频率与最小半径相关，降低最小频率往往要增大天线尺寸，在实际应用中特别是在频率较低的情况下往往对天线尺寸有较高的要求；再者，要扩展天线的带宽，将会增加天线的圈数，圈数越多传输损耗也就越大，从而影响天线的效率。目前，阿基米德螺旋天线主要采用两种结构，一种是方形的，一种是圆形的，基于能带理论辐射区域主要发生在电磁波波长等于圆周周长的时候，因此方形较圆形在尺寸相当时频率会降低2 2％左右，但是相对于圆形的阿基米德螺旋天线，方形的阿基米德螺旋天线轴比性能会差一些；因此，研制一种小型化、宽频带、高定向性、高辐射效率的新型阿基米德螺旋天线是亟需解决问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种新型阿基米德螺旋定向天线，用以更好的兼顾阿基米德螺线天线在小型化、宽频带、高定向性及高辐射效率的性能需求，该天线工作频率为200MHz～1600MHz。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种新型阿基米德螺旋定向天线，包括介质基板1、天线臂2、填充泡沫3、吸波材料4、金属屏蔽腔5、馈电巴伦6及同轴接头7，其特征在于，所述天线臂为由中心向外依次连接的圆形天线片-32边形天线片-16边形天线片-8边形天线片-4边形天线片组成的双臂天线片，所述圆形天线片、32边形天线片、16边形天线片、8边形天线片及4边形天线片的螺旋增长率以步进2mm-5mm/圈依次递增。

进一步的，所述圆形天线片的圈数不小于4圈，所述32边形天线片的圈数不小于3圈，所述16边形天线片的圈数不小于3圈，所述8边形天线片的圈数不小于2圈，所述4边形天线片的圈数不小于2圈。

所述天线臂线宽与间隙宽度比为1：1至3：1之间。

更进一步的，所述阿基米德螺旋定向天线中，所述天线臂2设置于介质基板1上，所述介质基板1设置于金属屏蔽腔5顶端、与金属屏蔽腔5共同构成吸收腔，所述吸收腔涂覆吸波材料4，所述吸波材料4与金属屏蔽腔5之间以及吸收腔内均设置有填充泡沫3，所述介质基板1、填充泡沫3、吸波材料4的中心位置均设置有空气过孔，所述馈电巴伦6通过空气过孔将天线臂2与同轴接头7相连实现电连接。

本发明由于采取以上技术方案，其有益效果在于：

1)本发明天线中，天线臂采用圆形到方形过渡的形式，在满足天线轴比的情况下有效减小了天线的尺寸；

2)本发明天线中，圆形天线片-32边形天线片-16边形天线片-8边形天线片-4边形天线片过渡的双臂天线片中，螺旋增长率采用递增方式，有效减少天线圈数，从而减小传输损耗，提升天线的效率；

3)本发明天线中，采用合理的过渡、合理的天线的双臂螺旋增长率使得天线辐射区域从内而外实现良好的匹配；

4)本发明天线具有良好的远场方向图，采用圆形过渡到方形的结构以及背部使用吸收腔使得天线从高频到低频都保持较好的波形；

5)本发明天线具有良好的定向性，在天线片背部设计吸收腔，将天线的后向辐射能量吸收掉，实现单向辐射，纵向尺寸远远小于传统的反射腔。

附图说明

图1是本发明新型阿基米德螺旋定向天线结构剖面示意图；其中，1为介质基板、2为天线臂、3为填充泡沫、4为吸波材料、5为金属屏蔽腔、6为匹配巴伦、7为同轴接头。