宽带宽角四臂螺旋天线

1 引言

宽波束圆极化天线作为卫星天线和非跟踪性地面天线得到广泛的应用，C.C.Kilgus在1968年提出的谐振式四臂螺旋天线最大的特点是能通过选择适当的物理尺寸以形成不同的辐射方向图来满足不同应用的需求，同时多臂螺旋的对称性结构又使天线具有稳定的相位，应用在监测定位中可以极大提高系统测量和定位精度，但是由于四臂螺旋天线馈电系统的复杂性，限制了它的使用。本文采用了一种全新的四端口宽带匹配网络，由于其能产生90⁰自相移的平衡馈电结构，极大的展宽了四臂螺旋天线的带宽，加上我们特殊设计的四臂螺旋结构，还使得天线具有宽角宽轴比的特性。

2平衡馈电网络

为了产生相移，形成圆极化辐射，以往经常采用下列两种形式：(1)通过馈电网络，一般采用3dB电桥；(2)采用一种无限巴伦结构〔2〕，如图1所示。前者馈电结构复杂，需要使用三个电桥级联，对级间匹配要求过高，不易于设计和工程使用；后者结构虽然简单，但是却降低了天线的性能，使得天线带宽窄，轴比差。

为了简化设计，提高天线性能，我们设计了一种宽带的平衡馈电结构，如图2所示。其中port0为天线的外部输入口，port1～port4分别为四个螺旋臂提供等幅、相差依次为90⁰的平衡馈电。

图1 无限巴伦馈电结构

图2 平衡馈电结构

图3 天线仿真模型