寬帶寬角四臂螺旋天線

1 引言

寬波束圓極化天線作為衛(wèi)星天線和非跟蹤性地面天線得到廣泛的應用，C.C.Kilgus在1968年提出的諧振式四臂螺旋天線最大的特點是能通過選擇適當?shù)奈锢沓叽缫孕纬刹煌妮椛浞较驁D來滿足不同應用的需求，同時多臂螺旋的對稱性結(jié)構又使天線具有穩(wěn)定的相位，應用在監(jiān)測定位中可以極大提高系統(tǒng)測量和定位精度，但是由于四臂螺旋天線饋電系統(tǒng)的復雜性，限制了它的使用。本文采用了一種全新的四端口寬帶匹配網(wǎng)絡，由于其能產(chǎn)生90⁰自相移的平衡饋電結(jié)構，極大的展寬了四臂螺旋天線的帶寬，加上我們特殊設計的四臂螺旋結(jié)構，還使得天線具有寬角寬軸比的特性。

2 平衡饋電網(wǎng)絡

為了產(chǎn)生相移，形成圓極化輻射，以往經(jīng)常采用下列兩種形式：(1)通過饋電網(wǎng)絡，一般采用3dB電橋；(2)采用一種無限巴倫結(jié)構〔2〕，如圖1所示。前者饋電結(jié)構復雜，需要使用三個電橋級聯(lián)，對級間匹配要求過高，不易于設計和工程使用；后者結(jié)構雖然簡單，但是卻降低了天線的性能，使得天線帶寬窄，軸比差。

為了簡化設計，提高天線性能，我們設計了一種寬帶的平衡饋電結(jié)構，如圖2所示。其中port0為天線的外部輸入口，port1～port4分別為四個螺旋臂提供等幅、相差依次為90⁰的平衡饋電。

圖1 無限巴倫饋電結(jié)構

圖2 平衡饋電結(jié)構

圖3 天線仿真模型