[发明专利]一种全向圆极化辐射介质螺旋天线

说明书

本申请公开了一种全向圆极化辐射介质螺旋天线，包括：介质螺旋结构；所述介质螺旋结构设有螺旋臂和馈电点，所述螺旋臂的长度大于工作频率所对应的二分之一自由空间波长，所述馈电点设在所述螺旋臂的中间位置；所述螺旋臂采用介电常数为50以上的非金属介质材料制成。本发明采用了高介电常数的介质材料制成了螺旋臂，从而可以形成慢波结构，增大了天线在工作时的辐射口径，进而提高了辐射电阻和阻抗带宽。

技术领域

本申请涉及通信天线技术领域，尤其涉及一种全向圆极化辐射介质螺旋天线。

背景技术

传统的螺旋天线是由金属导线沿一定的直径尺寸的圆柱面、锥面或者球面绕制成螺旋线构成，它一般包括有法向模和轴向模两种工作模式，其工作模式的不同取决于螺旋天线的电尺寸，当螺旋线的圆周长小于一个波长的预制阈值时，辐射最强的方向垂直于螺旋轴，则称为法向模螺旋；当螺旋线圆周长为一个波长的数量级时，辐射最强的方向与螺旋旋轴方向同向，则称为轴向模螺旋。

对于法向模螺旋天线，方向图在螺旋轴所在的平面上近似‘8’字形，在垂直于螺旋轴线的平面上有最大辐射，近似圆形，通过调节螺旋天线的电尺寸，可以实现最大辐射方向为圆极化。传统的法向模螺旋天线绝大部分采用导电性良好的金属材质，使用纯介质的结构极少。

传统全向圆极化天线阵列大部分采用若干具有圆极化特性的天线单元叠加组合实现，结构较为复杂；且传统金属法向模螺旋天线辐射电阻低，与常用的50欧姆同轴线匹配后的阻抗带宽极窄，通常小于0.9％，因而限制了圆极化法向模螺旋天线的广泛使用。

公开号为CN111585017A的中国发明申请专利公开了一种法向模螺旋天线，其解决了现有的法向模螺旋天线因辐射电阻低，而与常用的50Ω同轴线匹配后阻抗带宽极窄，从而限制了法向模螺旋天线的广泛使用的技术问题。但是，上述向模螺旋天线的辐射电阻随着螺旋段数的增加而跳越式增大，仍需一段阻抗匹配线来与50Ω同轴线进行匹配，且匹配后的带宽小于3％，仍存在阻抗带宽极窄的问题。。

发明内容

本申请提供了一种全向圆极化辐射介质螺旋天线，用于解决辐射电阻低、阻抗带宽窄的技术问题。

有鉴于此，本申请提供了一种全向圆极化辐射介质螺旋天线，包括：介质螺旋结构；所述介质螺旋结构设有螺旋臂和馈电点，所述螺旋臂的长度大于工作频率所对应的二分之一自由空间波长，所述馈电点设在所述螺旋臂的中间位置；

所述螺旋臂采用介电常数为50以上的非金属介质材料制成。

进一步地，所述螺旋臂的横截面结构为矩形、圆形或棱形。

进一步地，所述非金属介质材料的介电常数为78。

进一步地，所述非金属介质材料具体为陶瓷或液体。

进一步地，所述螺旋臂通过旋绕方式构成若干圈螺旋线段。

进一步地，所述若干圈螺旋线段的螺旋直径不同。

进一步地，所述若干圈螺旋线段的螺旋直径相同。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种全向圆极化辐射介质螺旋天线，构成了法相模模式下的螺旋结构，采用了高介电常数的介质材料制成了螺旋臂，从而可以形成慢波结构，增大了天线在工作时的辐射口径，进而提高了辐射电阻和阻抗带宽。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种全向圆极化辐射介质螺旋天线的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种全向圆极化辐射介质螺旋天线的反射系数图；

图3为本申请实施例提供的一种全向圆极化辐射介质螺旋天线的轴比曲线图；

图4为本申请实施例提供的一种全向圆极化辐射介质螺旋天线的方向图。