寬帶寬角四臂螺旋天線

1 引言

寬波束圓極化天線作為衛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的物理尺寸以形成不同的輻射方向圖來滿足不同應用的需求，同時多臂螺旋的對稱性結構又使天線具有穩定的相位，應用在監測定位中可以極大提高系統測量和定位精度，但是由于四臂螺旋天線饋電系統的復雜性，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絡，由于其能產生90⁰自相移的平衡饋電結構，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構，還使得天線具有寬角寬軸比的特性。

2 平衡饋電網絡

為了產生相移，形成圓極化輻射，以往經常采用下列兩種形式：(1)通過饋電網絡，一般采用3dB電橋；(2)采用一種無限巴倫結構〔2〕，如圖1所示。前者饋電結構復雜，需要使用三個電橋級聯，對級間匹配要求過高，不易于設計和工程使用；后者結構雖然簡單，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 無限巴倫饋電結構

圖2 平衡饋電結構

圖3 天線仿真模型