CN109216934A - 一种宽角覆盖的单螺旋天线 - Google Patents

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周继华
曾令昕
王将宏
王伟
颜宏
吴建
沈灿
理东方
廖西斌
胡丹耀
王韬
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Abstract

本发明提出了一种宽角覆盖的单螺旋天线，包括螺旋（1）、介质支柱（2）、底板（3）、矮套筒（4）、螺柱（5）、连接器（6）、镂空反射板（7）。连接器（6）位于底板（3）背面的中心位置，连接器（6）的内导体通过通孔穿过底板（3）到底板（3）的正面，并与螺旋（1）的下端相连，螺旋（1）由介质支柱（2）支撑并辐射圆极化波，矮套筒（4）位于底板正面，矮套筒（4）外均匀分布了八个螺柱（5），镂空反射板（7）位于螺旋（1）的上方，展宽了天线的辐射方向图，有效地改善了机载应用时天线的低仰角特性，且在20%的频率带宽内的天线性能一致性很好。

Description

一种宽角覆盖的单螺旋天线
技术领域
本发明涉及一种天线圆极化技术，尤其涉及一种宽角覆盖的单螺旋天线。
背景技术
中心馈电的单螺旋天线作为小增益的机载圆极化定向天线，应用到空地通信中，具有制作简单、成本很低等优点。该天线的3dB辐射波束宽度为70°左右，增益在3dB辐射波束宽度内往往较好，但在3dB辐射波束宽度之外增益就急剧恶化，致使机载应用时的低仰角增益很差，因此极大地限制了该天线的应用。本发明人在“一种改善低仰角特性的单螺旋天线”（专利号20171036.7）中采取金属矮套筒和一组耦合螺柱，展宽了单螺旋天线的辐射和轴比方向图，改善了的天线在低仰角的圆极化特性，但在机载应用中还是可能由于飞机机动引起低仰角通信方向的天线增益下降太快，因此有必要进一步增大天线低仰角的增益，从而展宽天线的覆盖角度。
发明内容
本发明提出了一种宽角覆盖的单螺旋天线，属于小增益的圆极化定向天线，包括螺旋（1）、介质支柱（2）、底板（3）、矮套筒（4）、螺柱（5）、连接器（6）、镂空反射板（7）。连接器（6）位于底板（3）背面的中心位置，连接器（6）的内导体通过通孔穿过底板（3）到底板（3）的正面，并与螺旋（1）的下端相连，螺旋（1）由介质支柱（2）支撑并辐射圆极化波，矮套筒（4）位于底板正面，矮套筒（4）外均匀分布了八个螺柱（5），镂空反射板（7）位于螺旋（1）的上方，展宽了天线的辐射方向图。
本发明的有益技术效果是：镂空反射板展宽了天线的辐射方向图，有效地改善了机载应用时天线的低仰角特性，且在20%的频率带宽内的天线性能一致性很好。
附图说明
图1、本发明的结构示意图；
图2、有、无镂空反射板时的天线电压驻波比；
图3、有、无镂空反射板时，低频点的天线辐射方向图；
图4、有、无镂空反射板时，中心频点的天线辐射方向图；
图5、有、无镂空反射板时，高频点的天线辐射方向图；
图中1.螺旋，2.介质支柱，3.底板，4. 矮套筒，5.螺柱，6.连接器，7.镂空反射板。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明包括螺旋（1）、介质支柱（2）、底板（3）、矮套筒（4）、螺柱（5）、连接器（6）、镂空反射板（7）。连接器（6）位于底板（3）背面的中心位置，连接器（6）的内导体通过通孔穿过底板（3）到底板（3）的正面，并与螺旋（1）的下端相连，螺旋（1）由介质支柱（2）支撑并辐射圆极化波，矮套筒（4）位于底板正面，矮套筒（4）外均匀分布了八个螺柱（5），镂空反射板（7）位于螺旋（1）的上方，展宽了天线的辐射方向图。
一个具体实施例:底板直径为0.8λ；矮套筒的直径为0.42λ，高度为0.07λ；8个螺柱均匀分布在直径为0.5λ的圆周上，高度为0.15λ。螺旋两圈，螺旋线的直径2mm，螺圈直径0.275λ，单圈螺旋高度为0.16λ。镂空反射板直径为0.4λ，位于螺旋上方的0.5λ处，均匀分布的镂空孔的直径为0.1λ。工作频带为0.9f0～1.1f0，f0为中心频率。
研究发现，没有镂空反射板的单螺旋天线，频带内的±90°方向处的增益为-5dBi，随着角度增大，增益迅速下降。增加镂空反射板后，辐射方向图方向图得以展宽，±90°方向处的增益从-5dBi增大到-1dBi以上，90°～105°和-90°～-105°范围内的增益大于-5dBi，天线的低仰角特性得到改善，且20%的频率带宽内的天线性能一致性很好。
如图2所示，横坐标表示工作频率，纵坐标表示电压驻波比，虚线曲线表示无镂空反射板时的天线电压驻波比，实线曲线表示有镂空反射板时的天线电压驻波比。对比两条曲线可以看出，镂空反射板对天线的电压驻波比有影响，但可接受。
如图3～图5所示，横坐标表示方位角，纵坐标表示增益，虚线曲线表示无镂空反射板时的辐射方向图，实线曲线表示有镂空反射板时的辐射方向图。可以看出，镂空反射板有效地展宽了辐射方向图，±90°方向处的增益从-5dBi增大到-1dBi以上，90°～105°和-90°～-105°范围内的增益大于-5dBi， 20%频带内的波束宽度和增益的一致性很好。

Claims (2)

1.一种宽角覆盖的单螺旋天线，其特征是，包括螺旋（1）、介质支柱（2）、底板（3）、矮套筒（4）、螺柱（5）、连接器（6）、镂空反射板（7）；连接器（6）位于底板（3）背面的中心位置，连接器（6）的内导体通过通孔穿过底板（3）到底板（3）的正面，并与螺旋（1）的下端相连，螺旋（1）由介质支柱（2）支撑并辐射圆极化波，矮套筒（4）位于底板正面，矮套筒（4）外均匀分布了八个螺柱（5），镂空反射板（7）位于螺旋（1）的上方。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征是，所述镂空反射板（7）到螺旋（1）顶部的距离为0.5λ，且附着在天线罩上。
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