[发明专利]一种带背腔结构的平面螺旋天线

说明书

技术领域

本发明属于微波器件领域，具体涉及一种带背腔结构的平面螺旋天线。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，人们对高速无线通信提出了更高的要求。作 为一种短距离无线通信技术，超宽带(UWB)具有传输速率高、功耗低、安全性好、 抗多径能力强、成本低廉等优点，引起了人们前所未有的关注。平面螺旋天线是 一种超宽带天线，该天线在很宽的频带内具有良好的阻抗特性、方向图特性和圆 极化特性，在电子对抗领域得到了广泛的重视和应用。平面螺旋天线包括等角螺 旋天线和阿基米德螺旋天线，平面螺旋天线为平衡结构，当用同轴线等非平衡传 输线对其馈电时需要加巴伦来平衡电流。申请号为CN200810202640.5的中国专 利“带背腔的超宽带平面螺旋天线”中，提出了一种基于抛物曲面反射腔的平面 螺旋天线，但是该天线在0.36-6.83GHz内驻波比仅小于2，抗干扰能力较差；而 且随着应用频率的增长，其天线辐射损耗会增大，限制了其应用。

发明内容

本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种新型的阶梯状背腔结构的平面 螺旋天线，该天线在8-18GHz内驻波比小于1.45，天线的发射和接收效率高。

本发明的技术方案如下：

一种带背腔结构的平面螺旋天线，包括输入输出端口8、指数渐变巴伦5、 平面螺旋天线1、介质板2和金属背腔7，所述指数渐变巴伦5包括平衡端6和 非平衡端4，所述平衡端6连接平面螺旋天线1的两臂3，所述非平衡端4连接 输入输出端口8，所述指数渐变巴伦5由金属背腔7包裹；其特征在于，所述金 属背腔7为阶梯状结构，阶梯由平衡端到非平衡端方向上呈上升趋势。

进一步地，所述平面螺旋天线1由两个中心对称的螺旋天线组成，且螺线的 宽度与螺线间的间隔相等，这样形成的互补结构，有利于阻抗的宽带特性。

进一步地，所述平面螺旋天线1采用印刷电路技术制作。

进一步地，所述指数渐变巴伦5为形成于介质基片上的宽度渐变的金属带， 包括平衡端6和非平衡端4，所述平衡端6连接平面螺旋天线1的两臂3，所述 非平衡端4连接输入输出端口8。

进一步地，所述金属背腔7为三级阶梯状结构，口径大于平面螺旋天线1。

进一步地，所述平面螺旋天线1由螺旋方程建立得到，位于介质板2的正面， 金属背腔为阶梯状结构，位于介质板2的背面。

本发明的有益效果为：

本发明平面螺旋天线采用新型的阶梯状背腔结构，实现了8-18GHz的宽带 范围内驻波比小于1.45，具有较好的抗干扰能力，改善了平面螺旋天线的性能。

附图说明

图1为本发明平面螺旋天线的结构示意图；

图2为本发明带背腔结构的平面螺旋天线中指数渐变巴伦5的结构示意图；

图3为本发明带背腔结构的平面螺旋天线的阶梯状背腔的剖视图；

图4为本发明带背腔结构的平面螺旋天线的仿真驻波比示意图；

图5为本发明带背腔结构的平面螺旋天线的增益仿真示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。

如图1、2、3所示，实施例带背腔结构的平面螺旋天线包括输入输出端口8、 指数渐变巴伦5、平面螺旋天线1、介质板2和金属背腔7；所述平面螺旋天线1 由螺旋方程建立得到，通过印刷电路工艺印刷在介质板的正面，所述金属背腔7 为三级阶梯状结构，位于介质板2的背面。

进一步地，所述金属背腔7为三级阶梯状结构，由平衡端到非平衡端方向上 依次为第一阶梯、第二阶梯和第三阶梯；所述第一阶梯的长度为频率范围最大波 长的四分之一，第二阶梯的长度为中心频率对应波长的四分之一，第三阶梯的长 度为频率范围最小波长的四分之一，从巴伦平衡端到非平衡端方向阶梯状背腔的 横截面依次增大。

进一步地，所述平面螺旋天线1由螺旋方程建立得到，具体的参数设置满足：

(a)螺线的外径D取决于下限工作频率的波长λ_max，其周长 C＝πD≥1.25λ_max；

(b)螺线的内径2r₀，即馈电点的间距，对天线阻抗匹配和上限工作频率都有 较大的影响，应结合馈电方式考虑，但2r₀必须小于λ_min/4；