[发明专利]带有双层球缺介质透镜加载的轴向模螺旋天线

说明书

技术领域

本发明涉及轴向模螺旋天线，具体涉及带有双层球缺介质透镜加载的轴向模螺旋天线。

背景技术

螺旋天线是由螺旋形的金属线作为辐射体的一种天线，由于螺旋线缠绕的形状不同，可以分为圆柱螺旋、椭圆柱螺旋、圆锥螺旋以及球面螺旋等，其中轴向模是螺旋天线的一种重要的工作模式，该种模式主要产生沿着螺旋轴向的辐射，并且辐射的电磁波是圆极化波，所以广泛应用于卫星通讯中，近来随着移动通信的发展，为了获得大范围的稳定的无线局域网络覆盖，轴向模螺旋天线也被用作基站天线。轴向模式工作的螺旋天线的输入阻抗在较宽频带(理论值接近2∶1的频率范围)内近似是一个常数，约为140Ω，所以具有宽带阻抗特性。通常螺旋天线的增益由螺旋圈数确定，在螺距一定的情况下，螺旋线越长天线增益就越高，但是当圈数过大时，增益提高的效果就不明显了，并且天线的制作也将变得十分复杂。为了获得高增益，可以采取三种方式：一、组阵：缺点是会引入复杂的馈电网络，使阵列的应用受到限制；二、采用变升角的轴向模椭圆柱形螺旋作为天线辐射器：和普通螺旋天线在相同轴向长度、圈数条件下相比，增益在一定频率范围内最大可增加1dB左右，但天线的制作十分复杂；三、采用大反射面：采用这种方法的天线具有较高的增益和简单的结构，但是该天线的尺寸非常大。另外，现有馈电端口阻抗一般是50Ω，如果直接给140Ω的螺旋天线馈电，则会产生22.5％的能量反射损耗，因此必须要考虑阻抗匹配问题。

发明内容

本发明为解决现有螺旋天线圈数过大时，增益提高的效果不明显，并且天线的制作也将变得十分复杂的问题，进而提出带有双层球缺介质透镜加载的轴向模螺旋天线。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括双层球缺介质透镜、螺旋线、微带阻抗变换器地板和同轴馈电线，双层球缺介质透镜设置在螺旋线上端的上方，双层球缺介质透镜的下表面为下凸的球面，双层球缺介质透镜下表面的顶点距离螺旋线上端端面的距离为12mm，螺旋线的下端与微带阻抗变换器地板上微带线金属带条的终端连接，微带阻抗变换器地板上微带线金属带条的始端与同轴馈电线的内导体连接，螺旋线的中轴线与微带阻抗变换器地板的上表面垂直，微带阻抗变换器地板3上的微带线金属带条呈问号形设置。

本发明的有益效果是：本发明引入了一个双层球缺介质透镜后，在不影响其它性能的情况下，增益由10dB增加到11dB，获得了显著的提高；本发明采用专门设计的微带阻抗变换器地板后，天线的工作频带为1.82GHz～2.46GHz，相对带宽达到了30％的较大值；本发明的微带阻抗变换器为双面印刷电路，结构简单，便于大批量生产，制造成本低。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是双层球缺介质透镜的剖视图，图3是微带阻抗变换器地板上表面示意图，图4是天线驻波系数的实验结果，图5是天线在2.4GHz的圆极化增益方向图的实验结果。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述带有双层球缺介质透镜加载的轴向模螺旋天线包括双层球缺介质透镜1、螺旋线2、微带阻抗变换器地板3和同轴馈电线4，双层球缺介质透镜1设置在螺旋线2上端的上方，双层球缺介质透镜1的下表面为下凸的球面，双层球缺介质透镜1下表面的顶点距离螺旋线2上端端面的距离h1为12mm，螺旋线2的下端与微带阻抗变换器地板3上微带线金属带条的终端连接，微带阻抗变换器地板3上微带线金属带条的始端与同轴馈电线4的内导体连接，螺旋线2的中轴线与微带阻抗变换器地板3的上表面垂直，微带阻抗变换器地板3上的微带线金属带条呈问号形设置。

本实施方式中微带线金属带条由十条曲线首尾相接组成，以微带阻抗变换器地板3上表面的几何中心为原点建立直角坐标系，组成微带线金属带条的十条曲线的坐标参数为：

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述带有双层球缺介质透镜加载的轴向模螺旋天线的双层球缺介质透镜1由外层介质球1-1和内层介质球1-2组成，外层介质球1-1套装在内层介质球1-2上，且外层介质球1-1的球心与内层介质球1-2的球心重合。

本实施方式的技术效果是：两层介质球透镜对于电磁波传播而言实现了渐变的环境，可以减小电磁波在透镜表面的反射，并且还有较好的会聚电磁波效果。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。