一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及適用于通訊、導航等多功能飛行器綜合系統天線的領域，具體為一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線。
【背景技術】
[0002]多臂平面縫隙螺旋天線具有相位中心穩定、體積小、結構簡單、易加工等優點，常被用作全球衛星導航系統的導航、定位、測量天線。GNSS的關鍵作用是提供時間、空間基準和所有與位置相關的實時動態信息。它是國防安全、國土安全、公共安全和經濟安全的戰略威懾基礎資源和重大技術支撐系統。目前全球運營的衛星導航系統有美國的GPS系統、俄羅斯的GL0NASS系統、歐洲的伽利略系統和中國的北斗二代衛星導航定位系統。一般天線由于其相位中心不穩定會帶來厘米級以上甚至是十米級以上的誤差，無法實現精密測量技術需要的毫米級測量精度。
[0003]當前國內外已經應用于測量型天線的結構類型和相關技術大致可以分為兩類:一種是采用軸對稱多饋源的微帶天線，如Trimble公司的Zephyr測量型天線和Topen公司的LegAnt3天線，都是通過軸對稱多饋源設計保證天線的軸對稱性，饋源越多，對稱性越好，但是饋電網絡越復雜，不易實現。第二種是采用“風火輪”技術的多臂平面縫隙螺旋天線，如Novatel公司的GPS-700天線和Sokkia公司的Sok600天線,通過多個平面螺旋縫隙天線保證天線的高穩定相位中心，饋電網絡采用串行行波微帶線饋電電路，結構簡單，無法保證各縫隙饋電幅度一致，最終導致天線相位中心穩定度變差、軸比惡化。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種饋電網絡簡單，饋電幅度可調節、駐波小、軸比小、波束范圍內相位中心穩定的低軸比多臂平面縫隙螺旋天線。
[0005]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，包括圓形介質基板、圓形金屬貼片、串饋微帶線、金屬反射腔、介質支架環及同軸接口，所述的圓形介質基板的背面設置腐蝕多個縫隙的圓形金屬貼片，圓形介質基板的正面設置腐蝕的串饋微帶線，所述圓形介質基板的下方設有同軸接口及金屬反射腔，所述圓形介質基板通過介質支架環與金屬反射腔連接。
[0006]作為本發明進一步的方案，圓形介質基板的中心設有小孔，同軸線內芯穿過小孔與圓形介質基板正面設置的串饋微帶線相連，串饋微帶線末端位置設有縫隙，縫隙中放置負載電阻，負載電阻連接圓形介質基板背面設置的串饋微帶線及圓形介質基板正面設置的圓形金屬貼片。
[0007]作為本發明進一步的方案，所述的圓形金屬貼片蝕刻有N個縫隙、且2 < N < 16，N個縫隙均勻分布在圓形金屬貼片上，每個縫隙由扇形縫隙、矩形縫隙及異形縫隙組成，圓形金屬貼片中心設有穿孔，同軸線外皮與穿孔邊緣相連，同軸線內芯穿過穿孔及圓形介質基板上的小孔與圓形介質基板正面的串饋微帶線的首端連接，通過分別調節扇形縫隙的半徑和角度可以控制縫隙饋電幅度。
[0008]作為本發明進一步的方案，串饋微帶線的中間段為由50歐姆到R歐姆的匹配段，串饋微帶線的末端通過負載電阻與圓形介質基板背面的金屬貼片相連，串饋微帶線的周長等于串饋微帶線波導波長，實現N個縫隙之間2 π/N的相位差，且根據需要可以適當減少縫隙數量。
[0009]作為本發明進一步的方案，金屬反射腔的高度及金屬反射腔與圓形介質基板的距離的大小可以調節。
[0010]與現有技術相比，本發明的優點:該低軸比多臂平面縫隙螺旋天線饋電網絡簡單、饋電幅度可調節、駐波小、軸比小；該低軸比多臂平面縫隙螺旋天線既可以保證多個縫隙間穩定的相位差，又可以保證各縫隙饋電幅度一致，波束范圍內相位中心穩定，宜推廣使用。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的整體結構示意圖；
[0012]圖2為本發明的圓形介質基板結構示意圖；
[0013]圖3、圖4為本發明的圓形金屬貼片結構示意圖；
[0014]圖5、圖6為本發明的串饋微帶線結構示意圖。
[0015]圖中:1、圓形介質基板,2、圓形金屬貼片,3、串饋微帶線,4、金屬反射腔,5、介質支架環，6、同軸接口，101、小孔，102、縫隙，201、扇形縫隙，202、矩形縫隙，203、異形縫隙，204、穿孔,301、串饋微帶線的首端,302、串饋微帶線的中間段,303、串饋微帶線的末端，R1、金屬反射腔的半徑、介質支架環的半徑，Η1、反射腔高度，Η2、反射腔與介質基板的距離，R、扇形縫隙的半徑，Θ、扇形縫隙的角度。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，包括圓形介質基板1、圓形金屬貼片2、串饋微帶線3、金屬反射腔4、介質支架環5及同軸接口 6，所述的圓形介質基板I的背面設置腐蝕多個縫隙的圓形金屬貼片2，圓形介質基板I的正面設置腐蝕的串饋微帶線3,所述圓形介質基板I的下方設有同軸接口 6及金屬反射腔4,所述圓形介質基板I通過介質支架環5與金屬反射腔4連接；金屬反射腔4高度為Hl，金屬反射腔4與圓形介質基板2的距離為Η2，通過調節Η1、Η2的大小，可以優化天線的增益及軸比，金屬反射腔4通過環形介質支架5與圓形介質基板3相連以固定金屬反射腔4的位置。
[0017]如圖2所示，圓形介質基板I下方的金屬反射腔4的半徑和介質支架環的半徑均為Rl,圓形介質基板I的中心設有小孔101,同軸線內芯穿過小孔101與圓形介質基板I正面設置的串饋微帶線3相連，串饋微帶線末端303位置設有縫隙102，縫隙102中放置負載電阻，負載電阻連接圓形介質基板I背面設置的串饋微帶線3及圓形介質基板正面設置的圓形金屬貼片2。
[0018]如圖3、4所示，所述的圓形金屬貼片2蝕刻有N個縫隙、且2彡N彡16，N個縫隙均勻分布在圓形金屬貼片上，每個縫隙由扇形縫隙201、矩形縫隙202及異形縫隙203組成，圓形金屬貼片2中心設有穿孔204，同軸線外皮與穿孔204邊緣相連，同軸線內芯穿過穿孔204及圓形介質基板I上的小孔101與圓形介質基板正面的串饋微帶線的首端301連接，通過分別調節扇形縫隙201的半徑R和角度Θ可以控制縫隙饋電幅度，從而使縫隙處于諧振狀態且耦合到的能量均等。
[0019]如圖5、6所示，串饋微帶線的首端301與小孔101的同軸線內芯相連，串饋微帶線的中間段302為由50歐姆到R歐姆的匹配段，串饋微帶線的末端303通過負載電阻與圓形介質基板I背面的圓形金屬貼片2相連，串饋微帶線3的周長等于串饋微帶線波導波長，實現N個縫隙之間2 π /N的相位差。某些場合為了實現天線小型化目的，可以適當減少縫隙數量，保證串饋微帶線3的長度等于波導波長的情況下對串饋微帶線3進行彎折。
[0020]以上實施例僅為介紹本發明的優選案例，對于本領域技術人員來說，在不背離本發明精神的范圍內所進行的任何顯而易見的變化和改進，都應被視為本發明的一部分。
【主權項】
1.一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，包括圓形介質基板、圓形金屬貼片、串饋微帶線、金屬反射腔、介質支架環及同軸接口，其特征在于，所述的圓形介質基板的背面設置腐蝕多個縫隙的圓形金屬貼片，圓形介質基板的正面設置腐蝕的串饋微帶線，所述圓形介質基板的下方設有同軸接口及金屬反射腔，所述圓形介質基板通過介質支架環與金屬反射腔連接。
2.根據權利要求1所述的一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，其特征在于，圓形介質基板的中心設有小孔，同軸線內芯穿過小孔與圓形介質基板正面設置的串饋微帶線相連，串饋微帶線的末端位置設有縫隙，縫隙中放置負載電阻，串饋微帶線的末端通過負載電阻與圓形介質基板背面的金屬貼片相連。
3.根據權利要求1所述的一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，其特征在于，所述的圓形金屬貼片蝕刻有N個縫隙、且2 SNS 16，N個縫隙均勻分布在圓形金屬貼片上，每個縫隙由扇形縫隙、矩形縫隙及異形縫隙組成，圓形金屬貼片中心設有穿孔，同軸線外皮與穿孔邊緣相連，同軸線內芯穿過穿孔及圓形介質基板上的小孔與圓形介質基板正面的串饋微帶線的首端連接，通過分別調節扇形縫隙的半徑和角度可以控制縫隙饋電幅度。
4.根據權利要求1所述的一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，其特征在于，串饋微帶線的中間段為由50歐姆到R歐姆的匹配段，串饋微帶線的周長等于串饋微帶線波導波長，實現N個縫隙之間2 π /N的相位差，且根據需要可以適當減少縫隙數量。
5.根據權利要求1所述的一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，其特征在于，金屬反射腔的高度可以調節，且金屬反射腔與圓形介質基板的距離的大小可以調節。
【專利摘要】本發明公開了一種低軸比多臂平面縫隙螺旋天線，包括圓形介質基板、圓形金屬貼片、串饋微帶線、金屬反射腔、介質支架環及同軸接口，所述的圓形介質基板的背面設置腐蝕多個縫隙的圓形金屬貼片，圓形介質基板的正面設置腐蝕的串饋微帶線，所述圓形介質基板的下方設有同軸接口及金屬反射腔，所述圓形介質基板通過介質支架環與金屬反射腔連接。該低軸比多臂平面縫隙螺旋天線饋電網絡簡單、饋電幅度可調節、駐波小、軸比小；該低軸比多臂平面縫隙螺旋天線既可以保證多個縫隙間穩定的相位差，又可以保證各縫隙饋電幅度一致，波束范圍內相位中心穩定，宜推廣使用。
【IPC分類】H01Q13-10, H01Q1-50, H01Q1-38
【公開號】CN104577348
【申請號】CN201410797061
【發明人】郭景麗, 楊宇航, 陳斌, 孫保華
【申請人】西安電子科技大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月18日