[发明专利]一种超宽带低剖面阿基米德磁窗天线

说明书

本发明涉及一种超带宽低剖面阿基米德磁窗天线，它包括介质板，对称铺设于所述介质板顶层和底层的阿基米德平面螺旋天线，所述阿基米德平面螺旋天线包括上下表面铺设的阿基米德螺旋线，所述阿基米德螺旋线以第一天线臂和第二天线臂为轴相互围绕形成所述阿基米德平面螺旋天线；在馈电中心处通过过孔连接所述介质板顶层和底层的所述第一天线臂和所述第二天线臂。本发明的优点在于：天线在介质板两面对称铺设双臂阿基米德螺旋天线，在满足天线轴比的情况下减小了天线的尺寸，降低了天线的剖面厚度；采用正弦曲折臂结构，使得螺旋天线圈数增加从而减少传输损耗，提高天线的效率。

技术领域

本发明涉及超宽带微波技术领域，尤其涉及一种超宽带低剖面阿基米德磁窗天线。

背景技术

随着超宽带微波技术在军事和民用通讯领域的发展，人们对超宽带天线技术的需求也变得越来越强烈，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。

减小平面阿基米德天线的尺寸和剖面高度一直以来是国内外研究的热点，由于阿基米德螺旋天线可以在一定维度内紧密绕行，使得其可以在低频率端也能保持良好辐射性能；因此利用平面阿基米德螺旋天线来做磁窗天线的辐射器是最理想的选择；在很多应用场景下，需要天线单向辐射电磁波，传统的做法是在距离天线背面λ/4距离位置处添加金属反射背腔来实现，但是这种方法会无形中增加整个天线的剖面，同时也严重的限制了天线工作的带宽特性。而且传统的方法会造成天线增益的降低，而利用EBG结构可以形成理想的磁导体(Perfect Magnetic Conductor，PMC)，不同于理想电导体(Perfect ElectricConductor，PEC),PMC对入射电磁波的反射系数为+1，因此利用EBG的这种特性可以使天线的剖面进一步减小。

由于阿基米德螺旋天线的辐射阻抗大约188Ω左右，为了能和常用的传输线(50Ω，75Ω)阻抗匹配，一般需要设计微带渐变巴伦。微带巴伦可以进行阻抗变换，实现传输线到天线之间的低损耗的传输，还可以将传输线中非平衡的激励逐渐过渡为平衡的激励来给双臂阿基米德天线馈电。但是，使用微带渐变巴伦也会增加天线的纵向剖面，并且增加了天线的尺寸，也会给设计和安装带来新的挑战，在超宽带磁窗天线设计中，由于实际磁体产生磁场强度B₀随着离磁体表面的距离迅速下降，要想将平面阿基米德螺旋天线应用到磁窗天线中，就要保证阿基米德天线的纵向剖面尽可能的低，以增加磁场的作用距离；所以这种方式并不是最优的选择。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种超带宽低剖面阿基米德磁窗天线，天线的工作频率为1GHz～11GHz，并且在工作频率内轴比小于3dB，在工作频率内回波损耗S₁₁小于-10dB，辐射圆极化波特性良好，天线的厚度小于1cm。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种超带宽低剖面阿基米德磁窗天线，它包括介质板，对称铺设于所述介质板顶层和介质板底层的阿基米德平面螺旋天线，所述阿基米德平面螺旋天线包括上下表面铺设的阿基米德螺旋线，所述阿基米德螺旋线以第一天线臂和第二天线臂为轴相互围绕形成所述阿基米德平面螺旋天线；在馈电中心处通过过孔连接所述介质板顶层和介质板底层的所述第一天线臂和所述第二天线臂。

进一步地，从所述第一天线臂和第二天线臂围绕的第四圈开始采用正弦曲折臂结构，每一圈螺旋线有四十个正弦周期，正弦弯曲的振幅为1mm，以增加每圈螺旋线的长度。

进一步地，所述阿基米德平面螺旋天线通过50欧姆同轴线进行馈电；所述同轴线的内导体连接所述第一天线臂，外导体连接所述第二天线臂；或者所述同轴线的内导体连接所述第二天线臂，外导体连接所述第一天线臂。

进一步地，所述阿基米德平面螺旋天线的剖面厚度小于10mm，工作频率为1GHz～11GHz；所述介质板为EBG结构的介质板，其每个方形金属贴片单元边长为4mm，间距为2mm，相互之间通过焊接20欧姆贴片电阻连接。

本发明具有以下优点：