一种新型圆极化法向模反转螺旋天线

针对于传统圆极化法向模螺旋天线输入阻抗低、增益小等问题,设计了一种新型反转结构的螺旋天线。该天线采用了反转结构,即在电流反向点处使螺旋物理结构反向,实现天线辐射能力增强,提高天线在工作频率处的辐射电阻,增大阻抗带宽和增益。研究结果显示,一次反转螺旋天线仿真增益达2.45 dBi;两次反转螺旋天线加上巴伦后仿真增益达2.72 dBi,仿真阻抗带宽为2.9%,相应测试结果分别为2.5 dBi和2.8%。需要指出的是,随着反转次数的增多,天线的辐射电阻和增益可以进一步提高,因此可根据不同的设计需求选择不同反转次数。另外,采用3D打印技术加工螺旋,可以有效降低天线加工难度。

具有蛇形结构的全向圆极化螺旋天线

针对传统半波长圆极化法向模螺旋天线辐射电阻低的问题,提出了一种具有蛇形结构的圆极化法向模螺旋天线。该天线包含三段作为主要辐射体的0.5λ长螺旋线和两个有效长度为0.5λ的蛇形结构。其中,引入蛇形结构使得三段主要辐射体上表面电流方向一致,相比传统单段0.5λ螺旋线的辐射电阻更高。另外,蛇形结构通过物理弯折的方法使其上的表面电流方向两两相反,从而使激发的远场电场相互抵消,使得远场辐射主要由三段0.5λ长螺旋线决定,容易获得圆极化性能。采用Ansys HFSS软件建模仿真天线,用金属3D打印技术加工天线样品。测试结果显示,天线成功实现了全向圆极化辐射,最大增益为3.03 dBi,轴比带宽和阻抗带宽分别为8.5%和1.3%。