申请/专利权人：国蓉科技有限公司

申请日：2018-11-22

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN109524795B

主分类号：H01Q19/06

分类号：H01Q19/06;H01Q15/08;H01Q1/50;H01Q1/42;H01Q1/38

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2021.11.05#专利申请权的转移;2019.04.19#实质审查的生效;2019.03.26#公开

摘要：本发明公开了一种加载介质透镜的螺旋天线，包括绝缘的底板，底板的下表面设有金属层，底板的上表面设有介质透镜，介质透镜内部设有腔，腔中设有金属支柱，金属支柱穿过底板的上表面连接到底板的下表面，所述螺旋天线还包括固定在底板上的天线罩和设于介质透镜的腔内的螺旋金属贴片，螺旋金属贴片与金属支柱之间没有电连接，螺旋金属贴片还连接馈电结构。本发明通过螺旋金属贴片外围的介质透镜能够调节电磁波的相速，从而改变电磁波的辐射路径，扩展天线的波束覆盖范围。

主权项：1.一种加载介质透镜的螺旋天线，其特征在于：包括绝缘的底板1，底板1的下表面设有金属层，底板1的上表面设有介质透镜，介质透镜2内部设有腔，腔中设有金属支柱6，金属支柱6穿过底板1的上表面连接到底板1的下表面，所述螺旋天线还包括固定在底板1上的天线罩8和设于介质透镜2的腔内的螺旋金属贴片5，螺旋金属贴片5与金属支柱6之间没有电连接，螺旋金属贴片5还连接馈电结构；所述金属支柱6的外壁上设有绝缘层56，螺旋金属贴片5固定在绝缘层56上；所述介质透镜2的外壁上开设有圆弧形凹槽21。

全文数据：一种加载介质透镜的螺旋天线技术领域本发明涉及天线领域，特别是涉及一种加载介质透镜的螺旋天线。背景技术现代化雷达和通信系统对多功能设备的需求越来越迫切，宽频带的宽波束天线在天线设计领域得到了越来越高的重视。介质加载技术是一种调整波束形状的方式，常见于介质透镜天线等设计上。但是传统的介质透镜天线往往针对简单的喇叭天线，并没有专门针对螺旋天线进行波束扩展的应用方式，因此在实际应用中迫切的需要一种能够针对螺旋天线进行波束扩展的介质透镜设计。发明内容发明目的：本发明的目的是提供一种加载介质透镜的螺旋天线，解决了现有技术中存在的没有采用介质透镜对螺旋天线进行波束扩展的方案的问题。技术方案：本发明所述的加载介质透镜的螺旋天线，包括绝缘的底板，底板的下表面设有金属层，底板的上表面设有介质透镜，介质透镜内部设有腔，腔中设有金属支柱，金属支柱穿过底板的上表面连接到底板的下表面，所述螺旋天线还包括固定在底板上的天线罩和设于介质透镜的腔内的螺旋金属贴片，螺旋金属贴片与金属支柱之间没有电连接，螺旋金属贴片还连接馈电结构。进一步，所述金属支柱的外壁上设有绝缘层，螺旋金属贴片固定在绝缘层上。进一步，所述绝缘层为泡沫层。进一步，还包括两个金属贴片，金属贴片的一端设于天线罩内壁上，金属贴片的另一端悬空。这两个金属贴片能够有效改善天线在高频处的辐射效果。进一步，所述两个金属贴片关于螺旋天线的中心轴对称。进一步，所述介质透镜的外壁上开设有圆弧形凹槽。这样能够保证天线在整个宽频带内拥有良好的性能。进一步，所述介质透镜内部的腔的形状为圆柱形。进一步，所述螺旋天线还包括绝缘层，绝缘层底部连接底板的上表面，介质透镜的内壁贴附在绝缘层上。这样通过绝缘层对介质透镜进行支撑，能够增强介质透镜的机械强度。进一步，所述馈电结构包括设于金属层上的PCB介质片，PCB介质片上设有微带线，微带线用于连接外部的SMP同轴接头。有益效果：本发明公开了一种加载介质透镜的螺旋天线，通过螺旋金属贴片外围的介质透镜能够调节电磁波的相速，从而改变电磁波的辐射路径，扩展天线的波束覆盖范围。附图说明图1为本发明具体实施方式中螺旋天线的立体图不含天线罩；图2为本发明具体实施方式中螺旋天线的侧视图；图3为本发明具体实施方式中螺旋天线的仰视图；图4为本发明具体实施方式中加载介质透镜前后的螺旋天线的方向图。具体实施方式本具体实施方式公开了一种加载介质透镜的螺旋天线，如图1和图2所示，包括绝缘的底板1，底板1的下表面设有金属层，底板1的上表面设有介质透镜2，介质透镜2内部设有腔，腔中设有金属支柱6，金属支柱6穿过底板1的上表面连接到底板1的下表面，螺旋天线还包括天线罩8、两个金属贴片3和设于介质透镜2的腔内的螺旋金属贴片5，天线罩8通过螺纹固定在底板1上，螺旋金属贴片5与金属支柱6之间没有电连接，螺旋金属贴片5还连接馈电结构。金属贴片3的一端设于天线罩8内壁上，金属贴片3的另一端悬空。两个金属贴片3关于螺旋天线的中心轴对称。螺旋金属贴片5与底板1连接但不贯穿底板1，因此螺旋金属贴片5不与底板1下表面的金属层连接。“螺旋金属贴片5与金属支柱6之间没有电连接”可通过多种方案实现，例如：可以直接将螺旋金属贴片5与金属支柱6间隔一段距离，也可以在金属支柱6的外壁上设有绝缘层56，螺旋金属贴片5固定在绝缘层56上。绝缘层56可以是泡沫层。介质透镜2内部的腔的形状为圆柱形，介质透镜2的外壁上开设有圆弧形凹槽21，如图1所示。此外，螺旋天线还包括另一个绝缘层与绝缘层56不是同一个，绝缘层底部连接底板1的上表面，介质透镜2的内壁贴附在绝缘层上。馈电结构包括设于金属层上的PCB介质片7，如图3所示，PCB介质片7上设有微带线，微带线用于连接外部的SMP同轴接头4。底板1直径32mm，天线整体高度12.9mm，PCB介质片7采用RogersRTduroid5880介质板材，介电常数ε_γ＝2.2，损耗正切角tanσ＝0.0009，厚度H＝0.254mm。介质透镜2设置在一个短轴长12.9mm高，长轴长32mm的有限半椭球空间内。考虑到该螺旋天线的频率范围以及波束覆盖要求，该透镜选取了介电常数ε_γ＝6.15、损耗正切角tanσ＝0.0009的介质来制作。透镜整体采用半凹透镜形状，其弧度进行了分段调整，以保证在整个宽频带内拥有良好的性能。调整后的透镜最厚处厚度为1.5mm，最薄处厚度0.2mm，整体直径23mm，高度5.5mm。圆弧形凹槽21的截面形状为圆弧形，圆弧形截面的尺寸为：半径3mm，弧度145°。两个金属贴片3通过单面柔基介质板蚀刻而成，长度为6mm，宽度为2mm。图4是螺旋天线工作在15GHz时的E面和H面方向图，其中实线1为未加载介质透镜时的天线方向图，虚线2为加载介质透镜后的天线方向图。由图可知，未加载透镜时天现在-5dB处的波束宽度约为±70°，且中心部分存在10°凹陷。当加载介质透镜后，天线的波束宽度超过±90°，中心部分凹陷减小。可以看出介质透镜对天线的波束宽度有着明显的改善效果。

权利要求：1.一种加载介质透镜的螺旋天线，其特征在于：包括绝缘的底板1，底板1的下表面设有金属层，底板1的上表面设有介质透镜，介质透镜2内部设有腔，腔中设有金属支柱6，金属支柱6穿过底板1的上表面连接到底板1的下表面，所述螺旋天线还包括固定在底板1上的天线罩8和设于介质透镜2的腔内的螺旋金属贴片5，螺旋金属贴片5与金属支柱6之间没有电连接，螺旋金属贴片5还连接馈电结构。2.根据权利要求1所述的加载介质透镜的螺旋天线，其特征在于：所述金属支柱6的外壁上设有绝缘层56，螺旋金属贴片5固定在绝缘层56上。3.根据权利要求2所述的加载介质透镜的螺旋天线，其特征在于：所述绝缘层56为泡沫层。4.根据权利要求1所述的加载介质透镜的螺旋天线，其特征在于：还包括两个金属贴片3，金属贴片3的一端设于天线罩8内壁上，金属贴片3的另一端悬空。5.根据权利要求1所述的加载介质透镜的螺旋天线，其特征在于：所述两个金属贴片3关于螺旋天线的中心轴对称。6.根据权利要求1所述的加载介质透镜的螺旋天线，其特征在于：所述介质透镜2的外壁上开设有圆弧形凹槽21。7.根据权利要求6所述的加载介质透镜的螺旋天线，其特征在于：所述介质透镜2内部的腔的形状为圆柱形。8.根据权利要求1所述的加载介质透镜的螺旋天线，其特征在于：所述螺旋天线还包括绝缘层，绝缘层底部连接底板1的上表面，介质透镜2的内壁贴附在绝缘层上。9.根据权利要求1所述的加载介质透镜的螺旋天线，其特征在于：所述馈电结构包括设于金属层上的PCB介质片7，PCB介质片7上设有微带线，微带线用于连接外部的SMP同轴接头4。

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