[发明专利]一种超宽带阿基米德螺旋阵列天线

说明书

本发明提供了一种超宽带阿基米德螺旋阵列天线，其包括天线阵元，每个天线阵元都包括馈电单元和平面螺旋天线，馈电单元连接至平面螺旋天线的中轴，馈电单元与平面螺旋天线同轴线正交，位于馈电单元的任意一侧面上设有巴伦带，位于馈电单元的另一侧面上相对应的沿着巴伦两侧各刻蚀一列光子晶体，巴伦带顶端与平面螺旋天线中心相对，采用新型EBG结构，以达到小型化的目的，新型的巴伦馈电结构适用于超宽带螺旋天线，阿基米德螺旋天线是平衡对称结构，其馈电系统也应采用平衡馈电方式，同轴线是传统的超宽带馈电线。

技术领域

本发明涉及卫星导航领域中的一种超宽带阿基米德螺旋阵列天线。

技术背景

天线目前在军事和商用通信技术领域宽带应用十分普遍，宽带天线是针对天线收发信号的相对带宽而言的，当信号带宽与中心频率之比小于1％时称为窄带，带宽与中心频率之比在1％和25％之间称为宽带，带宽与中心频率之比在25％以上称为超宽带。阿基米德螺旋天线作为一种宽带天线，具有非频变特性。阿基米德螺旋天线设计方面存在的问题主要是超宽频带范围内的馈电和匹配结构设计与实现比较困难，难以保证在超宽频带范围内天线方向性、阻抗特性、轴比特性的基本恒定和较小起伏，此外，天线后向辐射抑制效果不佳，导致效率较低。

发明内容

本发明的目的是设计针对现有技术中，增益幅度较少，缺乏稳定性的特点，而提供了一种超宽带阿基米德螺旋阵列天线，其实现了高平衡对称结构特性。

提供的技术方案为：

提供了一种超宽带阿基米德螺旋阵列天线，其包括天线阵元a，每个天线阵元都包括馈电单元1和平面螺旋天线2，馈电单元连接至平面螺旋天线的中轴，馈电单元与平面螺旋天线同轴线正交；

位于馈电单元的任意一侧面上设有巴伦带1b，位于馈电单元的另一侧面上相对应的沿着巴伦两侧各刻蚀一列光子晶体1a，巴伦带顶端与平面螺旋天线中心相对。

进一步的，所述的平面螺旋天线包括天线地板3和阿基米德螺旋天线2a，阿基米德螺旋天线平行浮于天线地板上方，阿基米德螺旋天线与天线地板之间绝缘，所述巴伦带的顶端与阿基米德螺旋天线电性连接。

进一步的，位于天线地板上形成由多个EBG结构依次相邻排布的超宽带面。

进一步的，所述的EBG结构由两个翻转180度的交错的F状阻波部组成。

进一步的，所述的阿基米德螺旋天线与天线地板间隙设置，阿基米德螺旋天线与天线地板之间存在空气层。

进一步的，所述的天线阵元的个数为多个，多个天线阵元等间距平面分布，每个天线阵元与相邻的天线阵元之间都设有一用于减小阵元之间耦合的FSS结构b。

进一步的，所述的FSS结构由四个翻转90度的首尾相对的i状抗耦合部组成。

本发明相对于现有技术而言具有的有益效果在于：

1.阿基米德螺旋天线是平衡对称结构，其馈电系统也应采用平衡馈电方式，同轴线是传统的超宽带馈电线，具有良好的宽频带特性，但其馈电方式为非平衡馈电，所以就需要增加相应的非平衡馈电到平衡馈电的转换电路，即巴伦。

2.由于螺旋天线的输入阻抗与馈电同轴线的特性阻抗不同，巴伦还要实现输入、输出阻抗的变换。因此，该天线采用巴伦馈电。平面阿基米德螺旋天线的馈电部分采用高介电常数介质板，以及一维光子晶体设计了低剖面指数渐变光子晶体巴伦阻抗渐变器，一维光子晶体，采用镂空的方式，镂刻正六边形。

3.采用创新性的结构形式，优化了天线的辐射特性；

在反射腔接地板上采用新型EBG结构，以达到小型化的目的，同时具有超宽带特性，与工作在相同频段的传统的阿基米德螺旋天线相比高度减小90％以上；

4.地板上的新型结构可以实现宽带，可以用于各类宽带天线单元；