[实用新型]超宽带双极化天线

说明书

本实用新型公开了一种超宽带双极化天线，包括一金属底座以及一四臂Sinuous螺旋天线；所述金属底座呈圆锥形，其内部中空且两端开口；所述四臂Sinuous螺旋天线呈与所述金属底座的内表面的圆锥形曲面相适配的圆锥形；所述四臂Sinuous螺旋天线贴设于所述金属底座的内表面。通过上述实施方式，不仅能够充分利用辐射孔径、减小天线的尺寸，还能够增加天线的低仰角辐射，即提高3dB波瓣宽度。

技术领域

本实用新型涉及通讯天线技术领域，尤其涉及一种超宽带双极化天线。

背景技术

在微波通信与雷达探测系统中，天线承担着电磁波的发射与接收的任务。信号发射时，天线将导行波转变为空间电磁波并指向特定的方向；信号接收时，天线将空间电磁波转变为高频电磁波传输给射频接收机。近年来，随着通信系统的不断发展与微电子器件的技术工艺提高，涌现出超宽带通信技术和器件工艺制造方法，与传统通信技术相比，超宽带天线技术具有 GHz量级的带宽，作为一种全新的天线形式，超宽带天线技术具有以下优点：1）由于超宽带天线技术采用了跳时扩频信号，发射时无限电脉冲信号在更广的频带内分散传播，相对于普通设备产生的噪声，输出功率较低，在接收时的能量还原过程中，通过解扩可以产生扩频增益，这将给系统带来更大的处理增益；2）在同等码速率的条件下，采用超宽带天线技术将给系统带来更强的抗干扰性能；3）超宽带通信由于占有很宽的频带，具有较高的传输速率，可以达到几百到几千 Mbps；4）超宽带通信由于不消耗功率较大的载波，只是在需要时发送瞬时脉冲电波，因此消耗的电能相对传统通信方式较小，不仅延长了系统电源的工作时间，也减少了对人体的影响；5）超宽带通信具有更好的保密性。

超宽带天线当今广泛应用于电磁测量、电磁兼容测试、超宽带雷达等领域中。其主要实现形式有：1）加脊喇叭，喇叭天线具有频宽带、方向性好、高增益和高功率负载的能力等优点；2）Vivaldi天线，具有低剖面优点；3）自补天线，由于辐射结构自补而具有非频变特点。双极化天线在通信领域中可同时实现收发双工模式，进而可以减少定向基站工作天线的数量，在某些测试领域中可减少对不同极化方向天线的切换次数、移动通信应用中可实现极化分集和频率复用、在卫星通信中可以实现收发的极化隔离、在宽带测向系统中可以提供两个相互正交的极化波。可见超宽带双极化天线在许多领域都有着很大的发展潜力。

文献1（陈振华. 超宽带平面正弦天线的研究与设计. 南京航空航天大学硕士学位论文，2009.）研制了 3～15GHz 的常规两臂平面正弦天线，采用小型化指数渐变微带馈电巴伦实现馈电，具有超宽带、全极化能力、单孔径的优点。文献2（王涵，胡星. 一种双圆极化平面sinuous 线的设计与仿真. 空间电子技术，2017（5）：76-78.）设计了一种平面sinuous天线，天线主要是由多段阿基米德曲线组成，具有四个馈电端口，配合馈电网络可以实现良好的双圆极化特性，轴比在设计频带内达到 3dB以下、方向图不圆度小于0.5dB。天线具有平面结构并能够实现双圆极化，通过蜿蜒曲折的方式减小了尺寸面积。文献3（邵云卿. 超宽带天线小型化研究. 华南理工大学硕士学位论文，2015.）介绍了一种宽带天线小型化Sinuous天线的设计方法，采用介质加载、电抗加载、增加电流路径等方式缩减天线的辐射面积，缩减Sinuous天线的尺寸。采用加载环耦合的Sinuous天线的直径为44mm，环耦合使天线的缩小系数达到了1.36，10dB回波损耗带宽覆盖 2.45～18.7GHz。文献4（李名定.宽波束圆极化天线的研究. 西安电子科技大学硕士学位论文，2008.）研究了宽波束圆极化天线的设计方法，提出了多频天线的设计方案，其在基于2-18GHz天线，引入双地板、高介电常数基片以及介质延伸结构等措施，实现了天线辐射特性的优化。

上述超宽带圆极化天线具有如下缺点：

微带天线若实现宽带特性需要引入多层介质或者是空气层，导致天线体积增大且结构不紧凑；

展宽天线带宽或者覆盖两个以上工作频带，需要采用电容和短路销钉等措施引入多模工作模式，加大了天线的设计和加工难度；

平面微带天线的低仰角方向增益下降很快，3dB波瓣宽度不足。