低剖面的徑向線螺旋天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種低剖面的徑向線螺旋天線，包括同軸線以及依次層疊設(shè)置的第一金屬層、第一介質(zhì)基板、第二金屬層、第二介質(zhì)基板、第三金屬層，所述第一金屬層形成有第一螺旋線，所述第二金屬層形成有與所述第一螺旋線正對(duì)并耦合的第二螺旋線，所述第三金屬層作為接地，所述同軸線依次貫穿第一金屬層、第一介質(zhì)基板、第二金屬層、第二介質(zhì)基板以及第三金屬層，所述同軸線的外導(dǎo)體與所述第三金屬層電連接，所述同軸線的內(nèi)導(dǎo)體與所述第一螺旋線的起始點(diǎn)電連接。本發(fā)明引入第二螺旋線與第一螺旋線之間的耦合，從而能降低對(duì)第一螺旋線反射路徑上的相位需求，因此能降低第一螺旋線與第三金屬層之間的距離需求，減小了天線的體積，實(shí)現(xiàn)了低剖面的徑向線螺旋天線。
【專利說(shuō)明】
低剖面的徑向線螺旋天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及微波技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低剖面的徑向線螺旋天線?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]由于衛(wèi)星是在遠(yuǎn)離地球大氣層的太空中工作，信號(hào)的傳輸要經(jīng)過(guò)電離層和雨霧層。普通的線極化天線在經(jīng)過(guò)電離層時(shí)會(huì)受到電磁干擾，而使極化方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，或者因?yàn)槭艿接觎F等因素的影響而發(fā)生誤碼現(xiàn)象。圓極化天線能夠減小由于電離層產(chǎn)生的法拉利旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和多徑效應(yīng)，所以，在衛(wèi)星通信中一般會(huì)采用圓極化天線作為收發(fā)天線。因此，圓極化天線的設(shè)計(jì)就顯得很重要了。[〇〇〇3]徑向線螺旋天線是一種重要的非諧振式圓極化天線，由饋電結(jié)構(gòu)和螺旋線構(gòu)成。 但是傳統(tǒng)的徑向線螺旋天線厚度在0.15個(gè)波長(zhǎng)，當(dāng)高度降低到一定程度時(shí)，天線不再具有圓極化性能，這不利于天線的低剖面設(shè)計(jì)。通常低剖面的徑向線螺旋天線主要采用的是人工磁導(dǎo)體和電磁帶隙等技術(shù)，但其周期性結(jié)構(gòu)使得加工復(fù)雜，且體積較大。
[0004]因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，亟需改進(jìn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種低剖面的徑向線螺旋天線；以解決現(xiàn)有技術(shù)中的螺旋天線加工復(fù)雜體積較大的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明實(shí)施案例提供一種低剖面的徑向線螺旋天線，其特征在于，包括同軸線以及依次層疊設(shè)置的第一金屬層、第一介質(zhì)基板、第二金屬層、第二介質(zhì)基板、第三金屬層，
[0007]所述第一金屬層形成有第一螺旋線，所述第二金屬層形成有與所述第一螺旋線正對(duì)并耦合的第二螺旋線，所述第三金屬層作為接地，所述同軸線依次貫穿第一金屬層、第一介質(zhì)基板、第二金屬層、第二介質(zhì)基板以及第三金屬層，所述同軸線的外導(dǎo)體與所述第三金屬層電連接，所述同軸線的內(nèi)導(dǎo)體與所述第一螺旋線的起始點(diǎn)電連接。
[0008]在本發(fā)明所述的低剖面的徑向線螺旋天線中，所述第一金屬層上還設(shè)置有一電容以及一微帶線，所述同軸線的內(nèi)導(dǎo)體依次經(jīng)過(guò)所述電容以及所述微帶線與所述第一螺旋線的起始點(diǎn)電連接。
[0009]在本發(fā)明所述的低剖面的徑向線螺旋天線中，所述電容為貼片電容。
[0010]在本發(fā)明所述的低剖面的徑向線螺旋天線中，所述同軸線位于該第一螺旋線以及第二螺旋線的極點(diǎn)的連線上。
[0011]在本發(fā)明所述的低剖面的徑向線螺旋天線中，所述第一螺旋線以及第二螺旋線均為阿基米德螺旋曲線。
[0012]相較于現(xiàn)有技術(shù)的，本發(fā)明引入第二螺旋線與第一螺旋線之間的耦合，從而能降低對(duì)第一螺旋線反射路徑上的相位需求，因此能降低第一螺旋線與第三金屬層之間的距離需求，實(shí)現(xiàn)了低剖面的徑向線螺旋天線?！靖綀D說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中的低剖面的徑向線螺旋天線的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是圖1所示實(shí)施例中的低剖面的徑向線螺旋天線的平面透視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是圖1所示實(shí)施例中的低剖面的徑向線螺旋天線的傳輸響應(yīng)和增益響應(yīng)圖。
[0016]圖4是圖1所示實(shí)施例中的低剖面的徑向線螺旋天線的軸比響應(yīng)圖。
[0017]圖5是圖1所示實(shí)施例中的低剖面的徑向線螺旋天線的X0Z面方向圖。
[0018]圖6是圖1所示實(shí)施例中的低剖面的徑向線螺旋天線的Y0Z面方向圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0019]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的首選實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。
[0020]需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“左”、 “右”以及類似的表述只是為了說(shuō)明的目的。
[0021]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0022]如圖1所示，并同時(shí)參照?qǐng)D2,在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，該一種低剖面的徑向線螺旋天線，包括同軸線60以及依次層疊設(shè)置的第一金屬層10、第一介質(zhì)基板20、第二金屬層 30、第二介質(zhì)基板40、第三金屬層50。該介質(zhì)基板20可以為羅斯板，當(dāng)然并不限于此。[〇〇23]其中，第一金屬層形10成有第一螺旋線11，所述第二金屬層30形成有與所述第一螺旋線11正對(duì)并耦合的第二螺旋線31，所述第三金屬層50作為接地，所述同軸線60依次貫穿第一金屬層10、第一介質(zhì)基板20、第二金屬層30、第二介質(zhì)基板40以及第三金屬層50,所述同軸線60的外導(dǎo)體與所述第三金屬層50電連接，所述同軸線60的內(nèi)導(dǎo)體與所述第一螺旋線11的起始點(diǎn)電連接。
[0024]進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的低剖面的徑向線螺旋天線中，所述第一金屬層10上還設(shè)置有一電容13以及一微帶線12,所述同軸線60的內(nèi)導(dǎo)體依次經(jīng)過(guò)所述電容13以及所述微帶線12與所述第一螺旋線11的起始點(diǎn)電連接。通過(guò)增加該電容13的方式來(lái)增強(qiáng)第一螺旋線 11與同軸線60之間的耦合，從而改善該低剖面的徑向線螺旋天線的匹配性能。其中，該電容 13為貼片電容。
[0025]具體地，在該同軸線60位于該第一螺旋線11以及第二螺旋線31的極點(diǎn)的連線上。 并且第一螺旋線11以及第二螺旋線31均為阿基米德螺旋曲線。
[0026]圖3是上述實(shí)施例中的低剖面的徑向線螺旋天線的傳輸響應(yīng)和增益響應(yīng)圖。可見其工作在1.575GHz，在中心頻率處的增益為3.9dBi，10dB匹配帶寬為57%。[〇〇27]圖4是上述實(shí)施例中的低剖面的徑向線螺旋天線的軸比響應(yīng)圖。帶寬為29MHz，滿足GPS收發(fā)天線對(duì)軸比帶寬的要求。
[0028]圖5是上述實(shí)施例中的低剖面的徑向線螺旋天線的X0Z面方向圖。圖6是上述實(shí)施例中的低剖面的徑向線螺旋天線的Y0Z面方向圖。該低剖面的徑向線螺旋天線設(shè)計(jì)采用的是介電常數(shù)為4.4,損耗角為0.015的FR4基板。
[0029]相較于現(xiàn)有技術(shù)的，本發(fā)明中，通過(guò)引入第二螺旋線來(lái)與第一螺旋線之間的耦合， 從而能降低對(duì)第一螺旋線反射路徑上的相位需求，因此能降低第一螺旋線與第三金屬層之間的距離需求，實(shí)現(xiàn)了低剖面的徑向線螺旋天線。天線的高度能夠降低到傳統(tǒng)徑向線螺旋天線的33%。
[0030]綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，但上述優(yōu)選實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低剖面的徑向線螺旋天線，其特征在于，包括同軸線以及依次層疊設(shè)置的第一 金屬層、第一介質(zhì)基板、第二金屬層、第二介質(zhì)基板、第三金屬層，所述第一金屬層形成有第 一螺旋線，所述第二金屬層形成有與所述第一螺旋線正對(duì)并耦合的第二螺旋線，所述第三 金屬層作為接地，所述同軸線依次貫穿第一金屬層、第一介質(zhì)基板、第二金屬層、第二介質(zhì) 基板以及第三金屬層，所述同軸線的外導(dǎo)體與所述第三金屬層電連接，所述同軸線的內(nèi)導(dǎo) 體與所述第一螺旋線的起始點(diǎn)電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低剖面的徑向線螺旋天線，其特征在于，所述第一金屬層上還 設(shè)置有一電容以及一微帶線，所述同軸線的內(nèi)導(dǎo)體依次經(jīng)過(guò)所述電容以及所述微帶線與所 述第一螺旋線的起始點(diǎn)電連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低剖面的徑向線螺旋天線，其特征在于，所述電容為貼片電容。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低剖面的徑向線螺旋天線，其特征在于，所述同軸線位于該第 一螺旋線以及第二螺旋線的極點(diǎn)的連線上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低剖面的徑向線螺旋天線，其特征在于，所述第一螺旋線以及 第二螺旋線均為阿基米德螺旋曲線。
【文檔編號(hào)】H01Q7/00GK106025525SQ201610305122
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】施金, 張 誠(chéng), 曹青華, 張威, 徐凱, 唐慧, 包志華
【申請(qǐng)人】南通大學(xué)