圆锥印刷四臂螺旋天线的分析与设计'

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1、万方数据第23卷第5期2007年IO月微波学报JOURNALOFMlCROWAVESvoi．23N0．5oct2007文章编号：1005_6122(2007)05-0014．05圆锥印刷四臂螺旋天线的分析与设计’沈仁强尹应增马金平赵娜(西安电子科技大学天线与微波国家重点试验室，西安710071)摘要：提出了一种应用于垒球定位系统(cPs)的宽波束圆极化圆锥印刷四臂螺旋天线。数值分析表明螺旋角和螺旋臂的长度是影响波瓣宽度的两个主要因素，文中给出了其变化规律。基于此．我们设计了一个中心频率为1．57542c№的圆极化圆锥印刷四臂螺旋天线．并制作了模型天线。测试结果显示

2、该天线在中心频率处的3dB波瓣宽度约为200。，满足半球覆盖特性；3dB轴比带宽约为0．35G}Iz；驻波比在1．5以下的频率范围为1．47—1．6GHz。实验结果和仿真结果吻合良好。关键词：圆锥四臂螺旋天线，宽波束天线，宽频带圆极化天线，印刷天线AnalysisandDesignofConicalPrintedQuadrifilarHdicalAnten衄sHENR哪-qIa】呜，Y矾Y吨·瑚g，MAJin·m曜，z默O№(№如删L幽咖，y矿A咖啪口以肼如例咖7‰如甜．删蛔№沁阿盼，蔚’觚710071，ch知)Abstr

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6、系统要求接收天线必须具备半球覆盖方向图、圆极化、低仰角时方向图锐截止和交叉极化弱等特性。常用的接收天线有微带贴片天线、圆柱螺旋天线和圆锥螺旋天线⋯。微带贴片天线”1具有心形方向图、低损耗、低轮廓和重量轻等优点，能满足接收天线所需要的半球覆盖方向图特性。但天线的固有结构已经决定了天线的带宽较窄、低仰角增益较低。圆柱螺旋天线”。1容易实现良好的圆极化和较宽的频带，但是波瓣宽度较窄，不能实现半球覆盖特性。因此常用圆柱螺旋天线作为阵元，构成阵列，从而改善天线的性能。但是构成阵列的最大缺点是需·收稿日期：2006m1．11；定稿日期：2006．10_26要的阵元较多、阵元之

7、间的相互影响较大，因此在实际工程应用中存在很大的局限性。圆锥螺旋天线”．60几乎能满足接收天线的所有指标，因此在工程中得到了广泛应用。文献[1～7]中提出的天线渡束宽度都小于1800，而本文提出的圆锥印刷四臂螺旋天线不仅能实现低损耗、高增益、具有低轮廓和重量轻的特点，而且能实现波束宽度大于180。的宽波瓣方向图和良好的圆极化。针对不同尺寸的天线，我们应用AnsoftHFss9．2进行了仿真，其结果表明影响波束宽度的主要因素是螺旋角和螺旋臂的长度。为了实现圆极化，本文采用徽带电桥馈电。微带电桥不仅容易实现等幅和相位相差90。的馈电，而且该馈电方式具有环路相消的特点，

8、很容易做到与50n或75n同轴线匹配。基于此，我们设计了一个中心频万方数据第23卷第5期沈仁强等：圆锥印刷四臂螺旋天线的分析与设计15率为1．57542GHz的圆锥印刷四臂螺旋天线，并制作了模型天线。测试结果显示：该天线在中心频率处的3dB波瓣宽度约为200。，满足半球覆盖特性；3dB轴比带宽约为0．35Gm；驻波比在1．5以下的频率范围为1．47—1．6GHz。实验结果和仿真结果吻合良好。l天线结构与几何特性1．1天线结构描述将4根等宽等长的铜带按照一定的轨迹印制在柔软薄介质板上，然后绕在一定尺寸的圆台上，这样就构成了天线辐射体。天线4个臂的绕向与最大辐射方向形

9、成左手关系