[发明专利]支撑介质以及螺旋天线及其制造方法

说明书

本发明涉及天线领域，旨在解决现有宽带圆极化天线小型化困难、方向图质量较差的问题，提供支撑介质以及螺旋天线及其制造方法。螺旋天线包括支撑介质、螺旋辐射器、馈电网络和宽带渐变阻性加载器。支撑介质包括锥壳和柱壳，螺旋辐射器为由对称的两条螺旋臂构成的螺旋结构；馈电网络位于支撑介质的内部；宽带渐变阻性加载器设置在支撑介质的柱壳的内壁处，且在从其靠近锥壳锥顶一端到另一端的方向上，宽带渐变阻性加载器的阻值逐渐增大。本发明的有益效果是通过变锥角设计/锥柱复合设计/宽带渐变阻性加载器设计，解决了天线增益分段调节、尺寸小型化的问题。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体而言，涉及支撑介质以及螺旋天线及其制造方法。

背景技术

为了获得单向辐射特性，可以将等角螺旋绕在一个圆锥上，这样就构成了圆锥螺旋天线。圆锥螺旋天线属于非平面结构的螺旋天线，是一种典型的宽带、圆极化天线，不用反射腔或反射面就可以获得单方向辐射，天线的辐射方向主要朝向圆锥的顶端方向。圆锥螺旋天线除了超宽带特性外，还具有方向图前后比好、增益恒定及宽角轴比好等优点。

圆锥螺旋天线在实现及小型化设计方面有较大的困难：

(1)圆锥螺旋天线的有效辐射区基本上在周长约为一个波长的区域内，当频率变化时，有效辐射区沿轴向前后移动，频率高时向锥顶方向移动，频率低时则向锥底方向移动，使天线具有宽带特性。工作带宽主要是受到圆锥锥顶和锥底直径的限制，低频工作频率受锥底直径限制，缩小天线尺寸会直接造成圆极化性能恶化、带宽减小，导致天线小型化较为困难；

(2)圆锥螺旋天线增益及方向图由锥角及螺旋角共同决定，对于给定的锥角及螺旋角，增益往往不可调节；

(3)传统的圆锥螺旋天线实现方式为，将锥形介质支撑开槽，圆柱形金属线条缠绕在介质槽中，但由于圆锥螺旋天线为行波天线，其表面波电流较强，表面电流进入介质支撑后会产生较大损耗，并在金属与介质交界面产生反射，使天线方向图产生畸变，增益降低。

在2018年授权专利号为CN104134858B的专利“一种环耦合的宽带小型化圆锥螺旋天线”中，提出了一种采用指数渐变双面微带线馈电、底部增加耦合环的圆锥螺旋天线，在底部增加耦合环后可改善天线匹配。但是螺旋直径由锥角及低端工作频率决定，天线尺寸较大。指数渐变双面微带线并不能达到完全平衡，天线方向图在宽带工作时会产生歪头。耦合环本身属于窄带结构，其自身工作频段不宽，无法在较宽的频带上实现耦合匹配。

发明内容

本发明旨在提供支撑介质以及螺旋天线及其制造方法，以解决现有宽带圆极化天线小型化困难、方向图质量较差的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种螺旋天线，其包括支撑介质、螺旋辐射器、馈电网络和宽带渐变阻性加载器；

所述支撑介质为中空的壳状结构，其包括相互连接的锥壳和柱壳；所述支撑介质的外表面为由圆锥面和连接于圆锥面大端之下的圆柱面构成的支撑面；

所述螺旋辐射器为由对称的两条螺旋臂构成的螺旋结构，且所述螺旋辐射器包括圆锥螺旋线段和连接在圆锥螺旋线段后端的柱状螺旋线段；所述圆锥螺旋线段附着于所述支撑介质的圆锥面上、所述柱状螺旋线段附着于所述支撑介质的圆柱面上；

所述馈电网络位于壳状的所述支撑介质的内部，且所述馈电网络的一端电连接于所述圆锥螺旋线段的锥端、另一端用于连接外接电路；

所述宽带渐变阻性加载器设置在所述支撑介质的柱壳的内壁处，且在从其靠近锥壳锥顶一端到另一端的方向上，所述宽带渐变阻性加载器的阻值逐渐增大。

本方案各实施方式至少具有以下技术效果之一：

1)采用宽带平衡器馈电网络馈电，相比传统的渐变微带线馈电方式，提高了馈电处的平衡度，使天线方向图旋转对称；