[发明专利]带有正方形边界金属网加载的圆极化螺旋天线

说明书

技术领域

本发明涉及圆极化螺旋天线，具体涉及带有正方形边界金属网加载的圆极化螺旋天线。

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，进而提出带有正方形边界金属网加载的圆极化螺旋天线。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括正方形边界金属网、螺旋线、圆形金属地板和同轴馈电线，正方形边界金属网设置在螺旋线上端的上方，且正方形边界金属网的下表面与螺旋线的上端端面的距离为16mm，同轴馈电线的外导体上端与圆形金属地板的下表面连接，螺旋线的下端穿过圆形金属地板的上表面与同轴馈电线上端端面内的内导体连接，正方形边界金属网的下表面与圆形金属地板的上表面平行，螺旋线的中心轴线与圆形金属地板的上表面垂直。

本发明的有益效果是：本发明在引入了一个正方形边界金属网加载后，在对其它性能影响较小的情况下，增益由10dB增加到11dB，获得了显著提高；本发明没有添加专门的阻抗变换器，仅仅利用螺旋线与金属地板之间距离变化进行调配，使得天线的工作频带为2GHz-2.6GHz，相对带宽达到了26％的较大值；本发明结构简单，尺寸较小，和未进行加载的普通螺旋天线相比，单位轴向长度产生的增益值较高。

附图说明

图1是本发明的主视图，图2是正方形边界金属网的俯视图，图3是天线驻波系数仿真结果，图4是天线在2.4GHz的圆极化增益方向图的仿真结果。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述带有正方形边界金属网加载的圆极化螺旋天线包括正方形边界金属网1、螺旋线2、圆形金属地板3和同轴馈电线4，正方形边界金属网1设置在螺旋线2上端的上方，且正方形边界金属网1的下表面与螺旋线2的上端端面的距离h1为16mm，同轴馈电线4的外导体上端与圆形金属地板3的下表面连接，螺旋线2的下端穿过圆形金属地板3的上表面与同轴馈电线4上端端面内的内导体连接，正方形边界金属网1的下表面与圆形金属地板3的上表面平行，螺旋线2的中心轴线与圆形金属地板3的上表面垂直。

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正方形边界金属网加载的圆极化螺旋天线的正方形边界金属网1由正方形框体1-1、多个横线1-2和多个纵线1-3组成，多个横线1-2和多个纵线1-3交错设置在正方形框体1-1内，且多个横线1-2与多个纵线1-3在正方形框体1-1内构成了多个正方形网孔1-4，多个正方形网孔1-4呈矩阵状排列。

本实施方式的技术效果是：引入的正方形边界金属网则减小了加载的元件重量，结构易于实现。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述带有正方形边界金属网加载的圆极化螺旋天线的正方形框体1-1的边长为41mm～43mm，正方形框体1-1的每个框边的宽度W1为2mm～2.5mm，每个横线1-2的宽度W2为2mm～2.5mm，每个纵线1-3的宽度W3为2mm～2.5mm，每个正方形网孔1-4的边长为8mm～9mm。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。