[0002] 自赫兹和马可尼实用新型了天线以来，天线在社会生活中的重要性与日俱增，如今已成不可或缺之势，而微带天线也已被广泛应用于大约100MHz～100GHz的宽广频域上的大量无线电设备中。与常用的微波天线相比，微带天线拥有更多的物理参数，它们可以有任意的几何形状和尺寸，体积小，重量轻，低剖面，品质因数高，能与载体(如飞行器)共形，性能多样化，便于集成与大规模生产。然而微带天线也具有一些不可忽略的缺点，例如：微带天线的相对带宽较窄，损耗较大，功率容量小等。
[0003] 虽然微带天线具有这样一些缺点，但通过合理的结构设计亦可实现微带天线在宽频带中工作。非频变天线是典型的宽频带天线。根据拉姆塞原理，若天线的形状仅由角度来决定，则该天线具有非频变的阻抗和波瓣图特性，而阿基米德螺线刚好符合此要求，如果将利用阿基米德螺蜷线组合而成的螺旋与微带天线结合，相信能很好的使微带天线带宽变宽。此外，由于水螺旋具有螺旋天线的特性的同时又具有漏波导特性，而海水的廉价、介电常数高、导电性强、衰减常数大，逐渐成为科研工作者的研究热门。使用螺旋型水波导，在尺寸达到一定的情况下能激发高次模，并且能在不破坏圆极化的情况下尽可能吸收天线的终端电流，从而很好地增大阻抗带宽。实用新型内容
[0004] 针对现有技术所存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种带水螺旋的宽频带圆极化偶极子贴片天线，不仅能实现高宽带，高辐射功率，高增益，而且尺寸小、造价低、结构简单并且容易与其他设备集成或制成阵列，是卫星通信的理想选择。
[0005] 为了解决现有技术存在的技术问题，本实用新型的技术方案如下：
[0006] 带水螺旋的宽频带圆极化偶极子贴片天线，包括天线本体，所述天线本体包括介质基板(1)，该介质基板(1)具有平行的第一表面和第二表面，所述第一表面上覆有多块贴片图形并组成偶极子辐射器(4)以及水螺旋槽(6)，所述水螺旋槽(6)装满海水以形成波导；
[0007] 所述第二表面覆有金属接地板(2)；
[0008] 一同轴线(3)自下往上贯穿设置在介质基板(1)上，用于对贴片天线进行馈电，其信号端与偶极子辐射器(4)相连接，其接地端与金属接地板(2)相连接；
[0009] 介质基板(1)中还设置通孔(5)，所述通孔(5)自第二表面至第一表面贯穿介质基板(1)，但不穿过金属接地板(2)与偶极子辐射器(4)。
[0010] 作为进一步的改进方案，介质基板(1)为方形，其长与宽相等；金属接地板(2)也为方形，其长宽与介质基板(1)相等。
[0011] 作为进一步的改进方案，所述同轴线(3)位于介质基板(1)中心旁约1mm，自基板5mm下往上贯穿基板对贴片天线进行馈电。
[0012] 作为进一步的改进方案，介质基板(1)第一表面覆有多块贴片图形，所述贴片图形为金属片；相邻贴片图形之间有微小间隔，所述贴片图形关于原点相对称。
[0013] 作为进一步的改进方案，介质基板(1)中设置四组通孔(5)，每组有三个通孔，四组通孔(5)关于z轴对称。
[0014] 作为进一步的改进方案，所述水螺旋槽(6)嵌入设置在介质基板(1)中，距离偶极子辐射器(4)外围约0.5cm处，其横截面为矩形，水平面为阿基米德螺旋。
[0015] 作为进一步的改进方案，多个贴片图形由多个方形及三角形贴片组合而成，至少设置贴片图形R0、R1-1、R2-1、R3-1、T1-1、R1-2、R2-2、R3-2、T1-2，其中R即代表该矩形，T代表该三角形；相邻贴片图形之间有0.1～0.3mm的缝隙，使得该偶极子辐射器(4)的电尺寸足够长。
[0016] 作为进一步的改进方案，所述水螺旋槽(6)为双向水螺旋槽，由两个阿基米德水螺旋槽反向延伸组合而成，每个水螺旋由两个相位不同的阿基米德螺线组成；该水螺旋槽(6)的上表面与偶极子贴片图形处于同一个平面。
[0017] 在本实用新型所选的实施例中，介质基板(1)为长约60mm，高为1.575mm的方形介质板，其长与宽相等，其第二表面覆有方形金属接地板(2)，其长与宽与介质基板(1)相等。
[0018] 在本实用新型所选的实施例中，本天线使用同轴线(3)在中心馈电，为使天线与馈线进行阻抗匹配，将馈电点沿Y轴平移了约1mm。为方便天线实物与同轴线(3)进行连接，特将同轴线接口向介质基板(1)下方延伸5mm，激励的下表面用一块薄金属块覆盖，可接SMA接头。
[0019] 在本实用新型可选的实施例中，该天线在介质基板(1)上挖了间距约1.3mm，宽约1.2mm，高约0.5mm的双向水螺旋槽(6)，里面灌满海水，该水螺旋槽的上表面与偶极子辐射器(4)处于同一个平面。上述双向水螺旋槽(6)由两个阿基米德水螺旋槽反向延伸组合而成，每个水螺蜷由两个相位不同的阿基米德螺线组成。
[0020] 在本实用新型所选的实施例中，构成这两个水螺旋槽(6)的四条阿基米德螺线，其函数式均为其中Rl为这两个水螺旋到原点的距离，Ld为两个水螺旋槽之间的间距，Ws为水螺旋槽的宽度，ω为水螺旋偏移角度，c为整个水螺旋槽相对于原点所进行的平移量。
[0021] 在本实用新型所选的实施例中，对于水螺旋槽(6)，它们的内外对数螺线所相差的相位是相同的，并且水螺旋槽(6)与贴片的八个端点，即图中点A，点B，点C，点D，点E，点F，点G始终在同一条直线上，并且和Y轴的夹角为φ。
[0022] 在本实用新型所选的实施例中，该偶极子辐射器(4)为金属片，该天线介质基板中设有4组通孔(5)，每组三个，关于原点对称，通孔由金属接地板(2)通向偶极子辐射器(4)，高度与介质基板(1)的厚度相等。
[0023] 和现有技术相比较，本实用新型具有如下技术效果：
[0024] 1、本实用新型通过在偶极子贴片天线得基础上加载水螺旋与偶极子外围，吸收终端电流，在未大幅增加天线尺寸的情况下，使得天线的阻抗带宽增大了十几倍，辐射功率也有所增加。在谐振频率为21GHz时，天线阻抗带宽约为70％，增益最高达到10dB，辐射功率高于0.1dB，辐射效率最高为0.126dB。本实用新型不仅能实现高宽带，高辐射功率，高增益，而且尺寸小、造价低、结构简单并且容易与其他设备集成或制成阵列。
[0025] 2、本实用新型中，天线上的偶极子辐射器(4)，是由多个长方形贴片与三角形贴片组合而成，每个贴片之间均间隔了0.1～0.3mm，这个缝隙使得贴片与贴片间产生了耦合，改变了电尺寸，使得电尺寸增大到比物理尺寸还要大，而这样处理的同时也增大了带宽。
[0026] 3、偶极子辐射器的电尺寸角度与X轴为将近120°，并且水螺旋槽(6)的始端与末端位置与原点的连线均与X轴成将近120°，即图1中所示的点A、B、C、D、E、F、G、H始终保持在同一条线上，并与X轴夹角约为120°，由于保持在一条线上，导致偶极子辐射器(4)的终端电流尽可能的传播到了水螺旋槽(6)中，使得回波损耗尽可能的变小了。
[0027] 4、本实用新型使用了海水作为水螺旋的填充材料，成本非常低，却通过其螺旋结构极大的影响了天线的带宽，并且该天线长宽只有5cm，所以容易制作，造价也很低，非常容易与其他设备集成并制作成阵列天线。此外，本实用新型在不增加制作成本和工艺复杂性的前提下，增大了带宽，相较于以往的偶极子贴片天线，增益也略有提升。
[0028] 本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
