[发明专利]一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺旋天线，具体涉及一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线。

背景技术

国外电磁兼容起步较早，早在20世纪80年代，美国、德国、日本和法国在电磁兼容标准与规范，分析预测、设计、测量和管理等方面均达到了很高水平。随之而来的电磁兼容测试和电磁兼容制造行业也发展迅猛，电磁兼容测试附件，尤其是电磁兼容测量天线的研究和发展也日趋成熟和多样化。

螺旋天线以其阻抗平缓、圆极化特性好、端射和边射特性优越的特点，在电磁兼容测试领域有着重要的应用，同时在通信、气象、中继诸多领域得到了广泛的应用。螺旋天线是圆极化天线的一种形式，它是用金属线绕制而成的螺旋形结构的行波天线。通常用同轴线馈电，单臂螺旋馈电时，同轴线内导体和螺旋线一端连接，外导体和金属接地板连接；双臂螺旋馈电，同轴线的内导体与外导体分别于两臂连接。螺旋天线的辐射特性和螺旋的直径与波长之比有很大的关系，一、当螺旋的直径很小时(d/λ＜0.18)，在垂直于螺旋线轴线的平面内有最大的辐射，且在此平面内方向图是一个圆，而包含螺旋轴线的平面内的方向图是一∞形；二、当螺旋线的直径增大至d/λ约为0.25～0.46，即相当于螺旋线的圈长约为一个波长时，天线在沿螺旋线的轴线方向具有最大辐射；三、若继续增大d/λ＞0.46，则螺旋天线的方向图将变为圆锥形。目前，螺旋天线包括平面螺旋天线，立体螺旋天线，但平面螺旋天线功率容量较低，而立体螺旋天线带宽不够好，圆锥对数螺旋天线可以解决两者的缺陷，从而在手机天线，无线局域网，卫星通信等方面有着更为广泛的应用。但现有的圆锥对数螺旋天线存在方向图容易分瓣，增益低的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的圆锥对数螺旋天线存在方向图容易分瓣，增益低的问题。进而提供一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线。

本发明的技术方案是：一种带有锥台的圆锥对数螺旋天线包括两个单臂圆锥对数螺旋单元，两个单臂圆锥对数螺旋单元沿其法线旋转180°缠绕设置，两个单臂圆锥对数螺旋单元的数学表达式为ρ＝ρ₀exp bφ，

其中2θ₀为圆锥母线与法线夹角，称为圆锥张角；α为圆锥对数螺旋缠绕方向与圆锥母线夹角，称为圆锥倾角，φ为自变量，即极坐标轴与坐标轴顶点与螺旋线各点所形成的的夹角，ρ为螺旋线某点到顶点距离，ρ₀为螺旋线起始点距圆锥的距离，所述圆锥对数螺旋天线还包括空心锥台，两个单臂圆锥对数螺旋单元设置在空心锥台内，2θ₀＝15°-20°，α＝70°-80°。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1.本发明采用两个相同的单臂圆锥对数螺旋单元，沿其法线旋转180°缠绕设置，构成了传统的双臂圆锥对数螺旋天线，并且在圆锥外围加套了锥台，与现有的平面螺旋天线，立体螺旋天线，传统的双臂圆锥对数螺旋天线相比，本发明除了保持传统双臂圆锥对数螺旋天线宽频带，功率容量达到200W的特点外，通过对圆锥张角和圆锥倾角的调整和增加空心锥台后，增强了天线的方向图特性；增益特性高达8.6dB-10.2dB，圆极化特性好，进而实现了天线发射电磁波强度的提高。

2.本发明结构简单，使用方便。

3.本发明尤其适用于手机天线，无线局域网络，卫星通信领域。

4.本发明圆锥对数螺旋天线的工作频率为4GHz-7GHz，天线增益较传统双臂圆锥对数螺旋天线有着较大的提高，其具体增益对比如下表所示：