一種小型化寬帶螺旋天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及微波與天線技術領域，具體涉及一種小型化寬帶螺旋天線。
【背景技術】
[0002]隨著超寬帶通信技術、通信偵察和電子戰技術的不斷發展，小型化寬帶圓極化螺旋天線越來越受到關注。在這些應用系統中一般都要求天線同時具有數個倍頻程的帶寬、良好的圓極化特性以及小型化特征。
[0003]作為一種非頻變天線，螺旋天線在此類天線的設計上得到廣泛應用，平面等角螺旋天線和阿基米德螺旋天線是兩種基本的平面螺旋天線。在許多設計要求中一般都希望螺旋天線同時滿足寬頻帶、圓極化和小型化特征。在公告號為CN103956581A “一種阿基米德螺旋天線制作方法”的專利中，通過指數螺卷線和正弦波曲折臂阿基米德螺旋線的綜合設計使平面螺旋天線小型化，天線口徑僅為0.28個最大工作波長。然而，該天線在低頻段和高頻段的增益很低，有待進一步改進。在公告號為CN104022360A “復合結構平面螺旋天線”的專利中，將平面等角螺旋天線和阿基米德螺旋天線相結合，從而在2?18GHz的頻帶內實現圓極化和小型化，天線口徑為0.33個最大工作波長。然而，該天線沒有使用反射腔，在實際中并不好應用，若加上反射腔，其尺寸會有所增加。同時，該天線在高頻段方向圖畸變嚴重，只能在較小的角度范圍內保持較低的軸比。在公告號為CN101394020A “帶背腔的超寬帶平面螺旋天線”的專利中，采用拋物面曲面的金屬背腔設計超寬帶的平面螺旋天線，在較寬的頻帶是實現了高增益，但是并沒有對天線的圓極化特性進行討論，也沒有討論天線的小型化問題。在公告號為CN201570581U “一種超寬帶圓極化天線”的專利中，采用阿基米德螺旋線結構的輻射器，反射腔內壁覆蓋錐尖狀吸波材料，在反射腔底部覆蓋圓臺狀吸波材料，從而解決了阿基米德螺旋天線的后向輻射和輻射效率問題。但是，該天線尺寸較大，未考慮天線的小型化問題。在公告號為CN103490153A “超小型超寬帶螺旋天線”的專利中，采用平面螺旋線和縱向螺旋線，兩種螺旋線上采用電阻與金屬腔相連，并在反射腔中填充圓臺狀吸波材料，兼顧了寬帶化、圓極化和小型化。然而，該天線結構復雜，加工制作難度大。
【發明內容】
[0004]本發明目的是提供一種小型化寬帶螺旋天線，它能有效地解決【背景技術】中所存在的問題。
[0005]為了解決【背景技術】中所存在的問題，它包含整體為中空管狀結構的金屬腔4，該金屬腔4的內壁上設置有第一吸波材料層3，其內部設置有饋電巴倫5，所述金屬腔4的上端面處固定有天線層1，其下端面處固定有金屬后蓋6，所述天線層I的底部設置有第二吸波材料層2，所述的饋電巴倫5的頂部向上延伸出與平面螺旋天線9接觸的饋電縫隙11，其底部設有饋電接頭7，所述饋電接頭7的另一端延伸出金屬后蓋6，所述的天線層I整體由介質材料加工制作而成，其內部設置有平面螺旋天線9，所述的饋電縫隙11位于天線層I的中部，該饋電縫隙11的兩側與平面螺旋天線9的端部的梯形過渡結構10接觸；所述的金屬后蓋6整體為一個盤片式結構，其上頂面向上延伸出與其同心的圓柱環21，該圓柱環21上徑向開設有槽20 ;所述的饋電巴倫5整體為由介質材料加工制作而成，其內部設置有與其同心的指數指數漸變地結構17，其中部設有與其同心的指數漸變微帶結構18，所述指數漸變地結構17在不平衡端設置有矩形金屬層19，該矩形金屬層19的兩端向饋電巴倫5的兩側延展至其邊緣處附近。
[0006]所述金屬腔4上下兩端的外圓面處分別周向設置有一圈與其同心的第一連接凸臺41和第二連接凸臺42，所述天線層I的外圓面處分別周向設置有一圈與第一連接凸臺41對接的第一固定凸臺22，所述金屬后蓋6外圓面處分別周向設置有一圈與第二連接凸臺42對接的第二固定凸臺23。
[0007]所述的平面螺旋結構9為自補償平面等角螺旋或自補償平面阿基米德螺旋中的一種。
[0008]所述的梯形過渡結構10為兩側是圓弧的梯形，所述饋電巴倫5的兩片導線分別焊接在其兩側。
[0009]由于采用了以上技術方案，本發明具有以下有益效果:
[0010](I)本發明采用平面螺旋天線和層狀吸波材料構成輻射器，并在金屬腔內壁貼層狀吸波材料，同時實現了寬帶、圓極化和小型化設計；
[0011](2)本發明在饋電巴倫與平面螺旋天線之間采用兩側是圓弧的梯形過渡，有效減小饋電巴倫和輻射器之間的反射，改善天線的駐波特性；
[0012](3)本發明在工作帶寬上，在上半空間較大的角度范圍內保持了良好的圓極化特性；
[0013](4)本發明結構尺寸在包括金屬腔和安裝孔后小于0.4個最大工作波長，實現了小型化，即可獨立使用，又可進行靈活的組陣；
[0014](5)采用了最簡單的平面螺旋天線形式，未采用電阻加載、復雜的螺旋結構、特別設計的金屬背腔和各種形狀的吸波材料填充等設計手段，結構簡單、易于加工實現。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發明，下面將結合附圖對實施例作簡單的介紹。
[0016]圖1是本發明的立體圖；
[0017]圖2是圖1的剖視圖；
[0018]圖3是本發明中平面螺旋俯視圖；
[0019]圖4是本發明中饋電巴倫的結構示意圖；
[0020]圖5是本發明中后蓋的立體圖；
[0021]圖6是本發明中后蓋的俯視圖；
[0022]圖7是本發明的端口電壓駐波比示意圖；
[0023]圖8是本發明在不同頻率上軸比示意圖；
[0024]圖9是本發明在頻帶內的增益。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0026]實施例1
[0027]參看圖1-9，一種小型化寬帶螺旋天線，它包含整體為中空管狀結構的金屬腔4，該金屬腔4的內壁上設置有第一吸波材料層3，其內部設置有饋電巴倫5，所述金屬腔4的上端面處固定有天線層1，其下端面處固定有金屬后蓋6，所述天線層I的底部設置有第二吸波材料層2，所述的饋電巴倫5的頂部向上延伸出與平面螺旋天線9接觸的饋電縫隙11，其底部設有饋電接頭7，所述饋電接頭7的另一端延伸出金屬后蓋6，所述的天線層I整體由介質材料加工制作而成，其內部設置有平面螺旋天線9，所述的饋電縫隙11位于天線層I的中部，該饋電縫隙11的兩側與平面螺旋天線9的端部的梯形過渡結構10接觸；所述