[发明专利]具有调制分形图案的正弦曲线的紧凑型螺旋天线

说明书

技术领域

本发明涉及螺旋型天线，尤其涉及四臂印刷式螺旋天线。此类天线尤其应用在L波段遥测系统(操作频率包含在1GHz到2GHz之间，通常在1.5GHz附近)，用于平流层气球有效载荷。

背景技术

螺旋型印刷天线的优点是制作简单并且成本低。

这种天线尤其适用于圆极化L波段遥测信号，该信号用在平流层气球有效载荷。

这种天线呈现良好的轴向比，因此在仰倾角的较宽范围内良好的圆极化。

专利文献EP0320404描述了一种印刷螺旋型天线以及其制作过程。

此种天线包括金属条形式的四根辐射线，金属条通过去除印刷电路的金属包层带两侧的金属包层材料来获得。印刷电路设计为围绕圆柱体缠绕成螺旋状。

然而，这些天线虽然呈现良好性能时，其是庞大的。

包括弯曲辐射线的紧凑型螺旋天线已经被提出，用于减小此类天线的尺寸。

文献：Y.Letestu、A.Sharaiha，Ph.Besnier的“一种印刷四臂螺旋天线尺寸减小配置”，关于天线技术的IEEE研讨会：小型天线以及新颖元材料，2005,326页-328页，2005年3月。该文献描述了此类紧凑型天线。

尽管在体积上获得了近似35％(降低高度)的改善，然而，尤其是在交叉极化以及在返回辐射中，性能被劣化，表明就减小此类天线的尺寸而言，此类图案使用具有局限性。

文献FR2916581号文件描述了一种螺旋天线，其包括由分形图案重复组成的辐射线。

然而，这些图案的使用不允许天线尺寸的显著减小。

此外，就设计者能够加以利采用来调节和优化紧凑天线的性能而言，由直线分段构成的分形图案具有非常小的自由度，。此外，在给定天线的高度时，存在非常少的包括这些图案的解决方案。

发明内容

本发明使得可以减小公知类型的螺旋天线的总体尺寸，尤其是减小此类天线的高度。

为此，根据第一方面，本发明涉及一种螺旋型天线，具有回转形体和多根辐射线，其特征在于，每个辐射线由分形图案的重复限定，其中分形图案包括由正弦曲线组成的各分段。

本发明通过下述每项特征或者技术上任何可能的组合得以有利地补充：

每个分段对应于由公式限定的正弦曲线的半个周期，式中，S是在{-1；+1}范围内取值的整数，k是正弦的振幅与其半波长的比值；

分形图案的每个分段有相同的长度；

分形是冯·科赫型的，其中每个直线段由正弦分段替代；

每根辐射线由在套管的侧表面上缠成螺旋状的限定金属包层区构成，使得每根辐射线的准轴与相邻辐射线的轴分离开规定的距离，规定的距离限定为沿着所述套管的任何准线的任何垂线的两点之间的距离，每个点由辐射线的轴线与所述套管的任何准线的垂线之间的交点限定；

所述回转形体是圆柱形或圆锥形；

所述天线包括四根相同的辐射线；

解绕的辐射线的长度处于的量级，式中，λ是所述天线的操作波长。

附图说明

根据下述说明本发明的其它的特征以及优点将变得显而易见，下述说明是纯说明性的而非限制性的并且需要参照附图进行解读。

图1以展开的形式示意性地示出公知类型的螺旋天线，其包括直线形辐射线；

图2示意性地示出包括直线形辐射线的公知类型的螺旋天线的前视图；

图3a、3b以及图3c示出具有直分段以及具有由正弦曲线组成的分段的冯·科赫型参考图案；

图4a、4b以及4c分别示出1阶分形、2阶分形以及3阶分形的第一参考图案；

图5a、5b以及5c分别示出1阶分形、2阶分形以及3阶分形的第二参考图案；

图6a、6b以及6c分别示出1阶分形、2阶分形以及3阶分形的第三参考图案；

图7a以及7b分别示出1阶分形以及2阶分形的第四参考图案；

图8a以及8b分别示出根据第五实施例的用于辐射线图案的1阶分形以及2阶分形的参考图案；

图9a、9b、9c示出根据多个实施例的具有由正弦曲线组成的分段的冯·科赫型参考图案；

图10示出根据本发明的螺旋型天线的一实施例。

具体实施方式

天线的一般结构

图1以及图2分别示出了包括缠绕成螺旋状的四根辐射线的螺旋天线的展开图以及前视图。

此天线包括两部分1、2。

部分1包括导电区10以及四根辐射线11、12、13以及14。