本發(fā)明涉及一種小型化印刷共形四臂螺旋天線，屬于天線制造技術領域。

背景技術：

隨著現(xiàn)代無線通信技術的發(fā)展，衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)在人類社會生活中起著的作用已經(jīng)越來越重要。全球定位系統(tǒng)(globalpositioningsystem，gps)在民用及軍事領域內(nèi)具有廣泛的應用。近年來gps定位技術在民用領域得到迅速發(fā)展，特別是在車輛導航和移動電話定位這兩個方面。而研究衛(wèi)星定位系統(tǒng)終端使用的天線具有重要的價值與意義，特別是天線的寬帶化，小型化技術，是天線研究不斷發(fā)展的方向。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種小型化印刷共形四臂螺旋天線，該天線在減小尺寸的基礎上仍具有良好的寬波束圓極化特性，較高的增益以及良好的帶寬特性。

本發(fā)明為了解決上述技術問題采用以下技術方案：本發(fā)明設計了一種小型化印刷共形四臂螺旋天線，包括第一柔性介質(zhì)基板(1)、第二柔性介質(zhì)基板(2)、接地柔性板(3)、第一一分二功分器(4)、第二一分二功分器(5)、第三一分二功分器(6)和四個回形針形結(jié)構(gòu)的螺旋臂(7)；其中，第一柔性介質(zhì)基板(1)彼此相對的兩邊相互對接構(gòu)成圓筒結(jié)構(gòu)，第二柔性介質(zhì)基板(2)彼此相對的兩邊相互對接構(gòu)成圓筒結(jié)構(gòu)，接地柔性板(3)彼此相對的兩邊相互對接構(gòu)成圓筒結(jié)構(gòu)，第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)高度等于第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)高度的兩倍，接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)高度低于第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)高度；第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)位于第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)內(nèi)部，且第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)底邊與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)底邊共面，接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)位于第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)之間，且接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)頂邊與第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)頂邊共面，接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)沿中軸線投影的外徑與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)沿中軸線投影的內(nèi)徑相適應，接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)的外壁與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)內(nèi)壁相貼合，第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)沿中軸線投影的外徑與接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)沿中軸線投影的內(nèi)徑相適應，第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)外壁與接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)沿內(nèi)壁相貼合；

定義第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)沿中軸線投影圓環(huán)的外周長為第一周長，第一一分二功分器(4)、第二一分二功分器(5)分別設置于第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)的外壁上，第一一分二功分器(4)的輸入端、第二一分二功分器(5)的輸入端分別與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)外壁的底邊相連，第一一分二功分器(4)輸入端位置與第二一分二功分器(5)輸入端位置之間間隔1/2第一周長，第一一分二功分器(4)兩個輸出端、第二一分二功分器(5)兩個輸出端四者共面，且共面與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)底邊所在面平行，第一一分二功分器(4)兩個輸出端位置之間間隔1/4第一周長，第二一分二功分器(5)兩個輸出端位置之間間隔1/4第一周長，第一一分二功分器(4)與第二一分二功分器(5)之間相鄰兩個輸出端位置之間間隔1/4第一周長；各個螺旋臂(7)的長度分別等于3/4信號波長，各個螺旋臂(7)分別設置于第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)的外壁上，各個螺旋臂(7)的其中一端分別與第一一分二功分器(4)兩個輸出端、第二一分二功分器(5)兩個輸出端相連接，各個螺旋臂(7)分別與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)的頂邊相接觸，各個螺旋臂(7)的設置角度彼此相同，且各個螺旋臂(7)分別所占第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)外壁的區(qū)域跨度為1/4第一周長；

第三一分二功分器(6)設置于第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁上，第三一分二功分器(6)的兩個輸出端分別與第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)內(nèi)壁的底邊相連，第三一分二功分器(6)兩個輸出端位置分別與第一一分二功分器(4)輸入端位置、第二一分二功分器(5)輸入端位置相對應，且第三一分二功分器(6)兩個輸出端分別通過一根微帶線與對應的第一一分二功分器(4)輸入端、第二一分二功分器(5)輸入端相連，各根微帶線分別經(jīng)過第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)底邊、第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)底邊，以及跨越該兩底邊之間的縫隙，第三一分二功分器(6)的輸入端經(jīng)第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)頂邊與接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)頂邊相連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述各個螺旋臂(7)上與一分二功分器相連的端部的寬度，分別與所連一分二功分器輸出端的寬度相等。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述第一一分二功分器(4)、第二一分二功分器(5)上同側(cè)的輸出端分別比其對應另一側(cè)的輸出端短1/4信號波長。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述第三一分二功分器(6)上的兩個輸出端中，相位滯后的輸出端比另一個輸出端長1/2信號波長。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述第三一分二功分器(6)上的兩個輸出端中，相位滯后的輸出端上設置彎折形狀。

本發(fā)明所述一種小型化印刷共形四臂螺旋天線采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果：本發(fā)明設計的小型化印刷共形四臂螺旋天線，采用三層結(jié)構(gòu)，天線臂采用回形針結(jié)構(gòu)，在減小尺寸的基礎上，仍具有良好的寬波束圓極化特性，較高的增益以及良好的帶寬特性，且在帶寬范圍內(nèi)軸比均小于3db，仍能保持較好的寬波束圓極化特性，并且可以實現(xiàn)雙頻特性以及共形特性，可同時用于gps系統(tǒng)與北斗系統(tǒng)，尺寸較小，約為同諧振頻率天線尺寸的1/3。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所設計中第一柔性介質(zhì)基板(1)外壁展開平鋪示意圖；

圖2是本發(fā)明所設計中第二柔性介質(zhì)基板(2)內(nèi)壁展開平鋪示意圖；

圖3是本發(fā)明所設計小型化印刷共形四臂螺旋天線的垂直投影示意圖。

其中，1.第一柔性介質(zhì)基板，2.第二柔性介質(zhì)基板，3.接地柔性板，4.第一一分二功分器，5.第二一分二功分器，6.第三一分二功分器，7.螺旋臂。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

如圖3所示，本發(fā)明設計了一種小型化印刷共形四臂螺旋天線，在實際應用過程當中，具體包括第一柔性介質(zhì)基板(1)、第二柔性介質(zhì)基板(2)、接地柔性板(3)、第一一分二功分器(4)、第二一分二功分器(5)、第三一分二功分器(6)和四個回形針形結(jié)構(gòu)的螺旋臂(7)；其中，第一柔性介質(zhì)基板(1)彼此相對的兩邊相互對接構(gòu)成圓筒結(jié)構(gòu)，第二柔性介質(zhì)基板(2)彼此相對的兩邊相互對接構(gòu)成圓筒結(jié)構(gòu)，接地柔性板(3)彼此相對的兩邊相互對接構(gòu)成圓筒結(jié)構(gòu)，第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)高度等于第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)高度的兩倍，接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)高度低于第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)高度；第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)位于第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)內(nèi)部，且第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)底邊與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)底邊共面，接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)位于第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)之間，且接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)頂邊與第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)頂邊共面，接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)沿中軸線投影的外徑與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)沿中軸線投影的內(nèi)徑相適應，接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)的外壁與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)內(nèi)壁相貼合，第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)沿中軸線投影的外徑與接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)沿中軸線投影的內(nèi)徑相適應，第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)外壁與接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)沿內(nèi)壁相貼合。

如圖1所示，定義第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)沿中軸線投影圓環(huán)的外周長為第一周長，第一一分二功分器(4)、第二一分二功分器(5)分別設置于第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)的外壁上，第一一分二功分器(4)的輸入端、第二一分二功分器(5)的輸入端分別與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)外壁的底邊相連，第一一分二功分器(4)輸入端位置與第二一分二功分器(5)輸入端位置之間間隔1/2第一周長，第一一分二功分器(4)兩個輸出端、第二一分二功分器(5)兩個輸出端四者共面，且共面與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)底邊所在面平行，第一一分二功分器(4)兩個輸出端位置之間間隔1/4第一周長，第二一分二功分器(5)兩個輸出端位置之間間隔1/4第一周長，第一一分二功分器(4)與第二一分二功分器(5)之間相鄰兩個輸出端位置之間間隔1/4第一周長，以此實現(xiàn)天線的圓極化特性；第一一分二功分器(4)、第二一分二功分器(5)上同側(cè)的輸出端分別比其對應另一側(cè)的輸出端短1/4信號波長；各個螺旋臂(7)的長度分別等于3/4信號波長，各個螺旋臂(7)分別設置于第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)的外壁上，各個螺旋臂(7)的其中一端分別與第一一分二功分器(4)兩個輸出端、第二一分二功分器(5)兩個輸出端相連接，各個螺旋臂(7)分別與第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)的頂邊相接觸，各個螺旋臂(7)的設置角度彼此相同，且各個螺旋臂(7)分別所占第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)外壁的區(qū)域跨度為1/4第一周長，各個螺旋臂(7)上與一分二功分器相連的端部的寬度，分別與所連一分二功分器輸出端的寬度相等，使饋電網(wǎng)絡的輸出端的阻抗與天線的輸入端的阻抗相匹配，以此提高增益。

如圖2所示，第三一分二功分器(6)設置于第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁上，第三一分二功分器(6)的兩個輸出端分別與第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)內(nèi)壁的底邊相連，第三一分二功分器(6)兩個輸出端位置分別與第一一分二功分器(4)輸入端位置、第二一分二功分器(5)輸入端位置相對應，且第三一分二功分器(6)兩個輸出端分別通過一根微帶線與對應的第一一分二功分器(4)輸入端、第二一分二功分器(5)輸入端相連，各根微帶線分別經(jīng)過第一柔性介質(zhì)基板(1)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)底邊、第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)底邊，以及跨越該兩底邊之間的縫隙，此縫隙可以避免印刷于兩個介質(zhì)板上功分器彼此相連接的部分接地，造成性能偏差；第三一分二功分器(6)上的兩個輸出端中，相位滯后的輸出端比另一個輸出端長1/2信號波長，并且相位滯后的輸出端上通過彎折形狀實現(xiàn)比另一個輸出端長1/2信號波長，第三一分二功分器(6)的輸入端經(jīng)第二柔性介質(zhì)基板(2)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)頂邊與接地柔性板(3)所構(gòu)圓筒結(jié)構(gòu)頂邊相連接。

本發(fā)明所設計小型化印刷共形四臂螺旋天線，實際應用中，采用激光工藝或印刷電路工藝進行制造，第一一分二功分器(4)、第二一分二功分器(5)、第三一分二功分器(6)分別設計采用第一威爾金森一分二功分器、第二威爾金森一分二功分器、第三威爾金森一分二功分器，并且三個威爾金森功分器要分別使用3個阻值為一百歐姆的微帶電阻起到隔離作用，保證輸出端的幅度一致，減小損耗；螺旋臂采用回形針結(jié)構(gòu)，使其尺寸減小四分之三；饋電網(wǎng)絡分別印制于兩塊不同的介質(zhì)基板上，使其尺寸減小二分之一，兩者相并，總體尺寸減小三分之二，螺旋臂的末端與螺旋臂的起始端相近但不相連，使其能實現(xiàn)雙頻特性并展寬天線的帶寬。如此，本發(fā)明采用三層結(jié)構(gòu)，天線臂采用回形針結(jié)構(gòu)，在減小尺寸的基礎上，仍具有良好的寬波束圓極化特性，較高的增益以及良好的帶寬特性，且在帶寬范圍內(nèi)軸比均小于3db，仍能保持較好的寬波束圓極化特性，并且可以實現(xiàn)雙頻特性以及共形特性，可同時用于gps系統(tǒng)與北斗系統(tǒng)，尺寸較小，約為同諧振頻率天線尺寸的1/3。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。