本发明专利技术涉及一种无线通信技术领域的带背腔的超宽带平面螺旋天线，包括：输入输出端口、渐开同轴巴伦线、平面螺旋天线、介质板和金属背腔，其中：平面螺旋天线为由螺旋方程算得的金属贴片，位于介质板的正面，金属背腔是抛物面曲面，位于介质板的背面，渐开同轴巴伦线内外导体分别与平面螺旋天线的两臂相连接，输入输出端口的芯与同轴巴伦线内导体相连接。本发明专利技术在０．３６～６．８３ＧＨｚ内驻波比小于２，在２～６ＧＨｚ范围内天线增益在１０ｄＢ左右是一种高增益，超宽带的天线，且有结构简单，剖面低的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种用于通信
的天线，尤其是一种带背腔的超宽带 平面螺旋天线。
技术介绍
无线通信的高速发展，使得人们对于高速无线通信提出了更高的要求。作为 一种新兴的短距离无线通信技术，UWB具有传输速率高、功耗低、安全性好、抗多 径能力强以及成本低廉等许多出色的优点，引起了人们前所未有的关注，是极具 竞争力和发展前景的技术之一。2002年FCC (美国联邦通信委员会)对超宽带使 用(频段3. lG 10.6GHz)发布无许可证使用后，超宽带技术迅速成为国际无线通 信领域研究开发的一个热点，并带动了超宽带天线技术研究的一次热潮。经典的 非频变天线，如平面螺旋天线，是应用比较普遍的一种超宽带天线。这种天线能 够在很宽的频带内具有良好的阻抗特性、方向图特性以及圆极化特性，很多时候 可作为体积大、重量重的喇叭天线的替代。多年来，人们对等角螺旋等形式进行 了广泛而深入的研究，但即使在今天，具有超宽带、高增益的平面螺旋天线开发 仍然具有重要的意义。经对现有技术的文献检索发现，专利申请号200610071371.4，为用于3G系统移动终端平面螺旋微带天线，专利公开号CN1838481A。该天线设有双面介质基板， 一面为螺旋线介质基板，另一面为光子带隙介质基板。通过把光子带隙结构应用在平面螺旋天线上，能减小天线的尺寸和表面波产生，提高天线的效率，改善天线的性能，扩展天线的使用带宽等。然而光子带隙结构比较复杂，且效果也十分有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种带背腔的超宽带平面 螺旋天线，使传统的平面螺旋天线实现超宽带，满足各种不同的要求，同时该天 线具有剖面低，结构简单的优点。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括输入输出端口、渐开同轴巴伦线、平面螺旋天线、介质板和金属背腔。平面螺旋天线为由螺旋方程算得的 金属贴片，位于介质板的正面，金属背腔是抛物面曲面，位于介质板的背面，渐 开同轴巴伦线内外导体分别与平面螺旋天线的两臂相连接，输入输出端口的芯与 同轴巴伦线内导体相连接。所述的平面螺旋天线，其形状是由四条互差90度的对数螺旋方程计算得到的 曲线组成，曲线两两间金属化，并采用某一半径圆周截断所得。平面螺旋天线起 端为两扇形结构以便阻抗匹配。所述的同轴线巴伦是一段同轴线，其长度由最低工作频率决定，同轴线外导 体是巻叶状，其剖面是一个逐渐张开的圆，张开角度由0到2;r，其内导体与外导 体分别与平面螺旋天线的两臂相连接。所述的金属背腔，其形状是一个抛物面，由抛物线方程计算所得，其口径略 大于平面螺旋天线。本专利技术与现有专利技术相比较现有的平面螺旋天线具有双向辐射特性，为了扩 展应用范围，常常需要添加背腔或背使之转为单向辐射。传统方法是在背腔中添 加吸波材料，这样可以显著地提高天线的驻波比和轴比特性，但却是以牺牲增益 为代价的。为了改善这一性能，解决的方法是采用PBG或EBG结构，设计各种反 射腔及在终端加载等。同时传统馈电方法主要是设计微带渐变线实现平衡不平衡 转换。这些结构往往设计过于复杂，且效果很有限。本专利技术的优势在于，使用金 属抛物面作背腔，简单易行，且能更好地改善增益。结合使用渐开同轴线作巴伦， 结构简洁，匹配性能十分优异。本专利技术的超宽带螺旋天线在0.36 6.83GHz内驻 波比小于2，在2 6GHz范围内天线增益在10dB左右，比起普通螺旋天线有了较 大的提升。本专利技术利用抛物面金属背腔结合渐开同轴线设计出来的螺旋天线具有结构简 单，剖面低等特点，并在相当宽的频率范围内体现非常优异的性能。 附图说明图1是本专利技术正面结构示意图图2是本专利技术侧面结构示意图 -图3是本专利技术的同轴线巴伦的立体示意图 图4是本专利技术的仿真回波损耗曲线图 图5是本专利技术的仿真增益曲线图具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明本实施例在以本专利技术技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护 范围不限于下述的实施例。如图1和图2所示，本实施例包括输入输出端口l、平面螺旋天线2、介质 板3、金属背腔4、渐开同轴巴伦线5。平面螺旋天线2为由螺旋方程算得的金属贴片，位于介质板3的正面，金属背腔4是抛物面曲面，位于介质板3的背面， 渐开同轴巴伦线5内外导体分别与平面螺旋天线2的两臂相连接，输入输出端口 1 的芯与同轴巴伦线5内导体相连接。所述的平面螺旋天线2位于介质板的正面，整个天线形状是由四条互差90螺 旋曲线方程计算所得，采用某一半径的圆周来截断，并将其两两金属化印刷在介 质板3正面上，螺旋臂起始端是两对称的扇形结构以起到阻抗匹配的作用。如图3所示，所述的渐开同轴巴伦线5是一段渐开的同轴线，其长度由最低 工作频率决定，同轴线外导体是巻叶状，其剖面是一个逐渐张开的圆，张开角度 由0到2;r ，渐开同轴巴伦线5的内外导体分别与平面螺旋天线2的两臂相连接。所述的金属背腔4形状是由抛物面方程算得的，置于介质板3的背面，与平 面螺旋天线2相对，渐开同轴巴伦线5穿过金属背腔4与输入输出端口 1相连。所述的介质板3是普通的微波板。本实施例工作过程为所述的输入输出端口 1外接信号源，外加的激励信号 通过渐开同轴巴伦线5传输到平面螺旋天线2，向周围空间辐射出去，实现无线通 信的功能。如图4所示，本实施例回波损耗参数曲线图，其中横坐标代表频率变量，单 位为GHz;纵坐标代表幅度变量，单位为dB。本实施例超宽带螺旋天线的工作频 带是0.36 6.83GHz，回波损耗参数在通带内小于-10dB。在1 4GHz范围内回波 损耗小于-15dB.如图5所示，是本实施例增益曲线图，其中横坐标代表频率变量，单位为GH ; 纵坐标代表增益，单位为dB。本实施例超宽带螺旋天线的工作频带是0.36 6. 83GHz，增益在通带内最高大于12dB，在2. 0 6. OGHz范围内增益大于8dB。权利要求1. 一种带背腔的超宽带平面螺旋天线，其特征在于包括输入输出端口、渐开同轴巴伦线、平面螺旋天线、介质板和金属背腔，其中平面螺旋天线为由螺旋方程算得的金属贴片，位于介质板的正面，金属背腔是抛物面曲面，位于介质板的背面，渐开同轴巴伦线内外导体分别与平面螺旋天线的两臂相连接，输入输出端口的芯与同轴巴伦线内导体相连接。2. 如权利要求1所述的带背腔的超宽带平面螺旋天线，其特征是，所述的平 面螺旋天线，其形状是由四条互差90度的对数螺旋方程计算得到的曲线组成， 曲线两两间金属化，并采用某一半径圆周截断所得，平面螺旋天线起端为两扇形 结构以阻抗匹配。3. 如权利要求1所述的带背腔的超宽带平面螺旋天线，其特征是，所述的 同轴线巴伦是一段同轴线，其长度由最低工作频率决定，同轴线外导体是巻叶状， 其剖面是一个逐渐张开的圆，张开角度由0至IJ2"。4. 如权利要求1所述的带背腔的超宽带平面螺旋天线，其特征是，所述的金属背腔，其抛物面由抛物线方程计算所得，口径大于平面螺旋天线。全文摘要本专利技术涉及一种无线通信
的带背腔的超宽带平面螺旋天线，包括输入输出端口、渐开同轴巴伦线、平面螺旋天线、介质板和金属背腔，其中平面螺旋天线为由螺旋方程算得的金属贴片，位于介质板的正面，金属背腔是抛物面曲面，位于介质板的背面，渐开同轴巴伦本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带背腔的超宽带平面螺旋天线，其特征在于包括：输入输出端口、渐开同轴巴伦线、平面螺旋天线、介质板和金属背腔，其中：平面螺旋天线为由螺旋方程算得的金属贴片，位于介质板的正面，金属背腔是抛物面曲面，位于介质板的背面，渐开同轴巴伦线内外导体分别与平面螺旋天线的两臂相连接，输入输出端口的芯与同轴巴伦线内导体相连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：金荣洪，耿军平，劳佳，叶声，李忞詝，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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