CN101320835A - 四臂螺旋天线的新型巴伦结构 - Google Patents

Abstract

本发明一种四臂螺旋天线的新型巴伦结构，为微波陶瓷介质加载的卫星导航定位用四臂螺旋天线，巴伦结构设在天线的介质材料柱状体的外表面，为一薄金属箔套环体，巴伦结构的一端与四片螺旋辐射金属片连接，另一端与柱状体的端部连接，其中，在所述的薄金属箔套环体上刻蚀有规则图案的刻蚀槽，在刻蚀槽处露出介质材料柱状体。本发明的有益效果是：本发明利用特殊单元结构的刻蚀槽在陶瓷介质表面薄金属箔巴伦上的周期性排列，可在天线工作频段上形成特殊的电磁禁带，由于电磁禁带的存在可有效的降低天线的表面波损耗，从而提高天线的增益。

Description

四臂螺旋天线的新型巴伦结构

技术领域

本发明涉及一种新型天线，为微波陶瓷介质加载的卫星导航定位用四臂螺旋天线，尤其是一种四臂螺旋天线的新型巴伦结构(平衡不平衡转换器(BALUN--巴伦))。

背景技术

全球卫星导航定位系统(GPS)现已成为世界各国军事与经济的重要基础设施。卫星导航定位系统的成功产生，促进了卫星导航定位市场这一新兴产业的发展。目前，GPS以其技术优势和廉价的使用成本，在全球得到广泛应用，涉及野外勘探、陆路运输、海上作业及航空航天等诸多行业，其相关产品和服务市场的年产值达80亿美元，成为当今国际公认的八大无线产业之一。

现有的“伽利略”卫星定位系统、“北斗二代”导航系统及新一代的GPS卫星导航系统对定位精度及完好性保障能力有了进一步的要求，这就对相关通信系统元器件提出了更高的挑战，表现在通信系统必不可少的元器件之一的天线上，主要有如下几个方面的要求：

1、天线增益与圆极化度要求更高，为了满足更高的定位精度，天线的增益尤其是低仰角的增益及圆极化度(轴比)要求更高；

2、对天线相位中心精度要求更高；

3、多频段多工作模式要求，多天线之间的互耦要低，收发天线之间的隔离度要高；

4、天线前后比(辐射功率)要高。

当前市场上大量商用的GPS天线主要有二大类，即陶瓷贴片天线与螺旋天线。前者的主要优点是尺寸小、造价低，易集成，它的主要缺点是轴比带宽较窄，天线低仰角特性欠佳。而螺旋天线在轴比带宽及低仰角特性方面优于陶瓷贴片天线，但它的主要缺点是尺寸较大，造价较高、与电路板不易集成，因而在某些几何尺寸较小的移动终端上难以应用。最近，英国的SARANTEL公司利用高介陶瓷与螺旋天线的优点，推出了一种新型的介质加载的四臂螺旋天线，这种天线具有圆极化特性好，尺寸小、无需接地等优点，深受高端用户好评。这种天线唯一美中不足之处是增益较低，其无源天线的峰值增益只有-1～-2dB，与陶瓷贴片天线相比低了约7～8dB。

具体的，现有四臂螺旋天线请参阅图1为现有四臂螺旋天线的结构示意图所示，包括一柱状体1，柱状体1上部表面设有四片螺旋辐射金属片3，下部表面设有巴伦结构2，为一薄金属箔套环，该巴伦结构2的上端与四片螺旋辐射金属片3连接，下端延伸至柱状体1的下端。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可有效的降低天线表面波损耗、提高天线增益的四臂螺旋天线的新型巴伦结构。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种四臂螺旋天线的新型巴伦结构，巴伦结构设在天线的介质材料柱状体的外表面，为一薄金属箔套环体，巴伦结构的一端与四片螺旋辐射金属片连接，另一端与柱状体的端部连接，其中，在所述的薄金属箔套环体上刻蚀有规则图案的刻蚀槽，在刻蚀槽处露出介质材料柱状体。

本发明采用在微波介质柱状体基底上刻蚀有周期性规则图案的刻蚀槽，形成的特殊的微波电磁禁带，改善四臂螺旋天线的巴伦设计，以进一步降低天线的表面波损耗，提高天线的增益。

所述的刻蚀槽布满整个巴伦结构。

在上述方案的基础上，所述的刻蚀槽为多个周期性排列的四方连续的螺旋线圈形槽。

在上述方案的基础上，所述的刻蚀槽为多个周期性排列的四方连续的“卍”字齿形槽。

在上述方案的基础上，所述的刻蚀槽为多个周期性排列的四方连续的“卍”字交指槽。

一种采用上述的新型巴伦结构的四臂螺旋天线，包括介质材料柱状体，柱状体的中心设有一贯穿孔，一同轴电缆插入该贯穿孔内，其中，

四片螺旋辐射金属片下端与刻蚀有规则图案的刻蚀槽的巴伦结构的上端连接，巴伦结构的下端连接延伸至柱状体的下端，所述的同轴电缆由内至外依次设有馈电线内导体、塑料管、金属管外导体和塑料管。

在上述方案的基础上，所述的馈电线内导体的上端与位于柱状体上端面上与两螺旋辐射金属片相连通的薄金属箔相连，金属管外导体通过连接器与位于柱状体上端面上与另两螺旋辐射金属片相连通的另一薄金属箔相连。

所述的柱状体由微波陶瓷介质材料制成。

本发明的有益效果是：

本发明利用特殊单元结构的刻蚀槽在陶瓷介质表面薄金属箔巴伦上的周期性排列，可在天线工作频段上形成特殊的电磁禁带，由于电磁禁带的存在可有效的降低天线的表面波损耗，从而提高天线的增益。

附图说明

图1为现有四臂螺旋天线的结构示意图。

图2为本发明四臂螺旋天线的分解结构示意图。

图3为本发明实施例1的巴伦结构示意图。

图4为本发明实施例2的巴伦结构示意图。

图5为本发明实施例3的巴伦结构示意图。

附图中标号说明

1-柱状体          11-贯穿孔

2-巴伦结构        21-刻蚀槽

3-螺旋辐射金属片  4，5-连接器

6-同轴电缆        61-馈电线内导体    62-塑料管

63-金属管外导体   64-塑料管

71，72-薄金属箔

具体实施方式

实施例1

请参阅图2为本发明四臂螺旋天线的分解结构示意图所示，一种四臂螺旋天线，包括陶瓷介质材料柱状体1，柱状体1的中心设有一贯穿孔11，一同轴电缆6插入该贯穿孔11内，其中，

四片螺旋辐射金属片3下端与刻蚀有规则图案的刻蚀槽21的巴伦结构2的上端连接，巴伦结构2的下端连接延伸至柱状体1的下端，所述的同轴电缆6由内至外依次设有馈电线内导体61、塑料管62、金属管外导体63和白色塑料管64。

所述的馈电线内导体61的上端与位于柱状体1上端面上与两螺旋辐射金属片3相连通的薄金属箔71相连，金属管外导体63通过连接器5与位于柱状体1上端面上与另两螺旋辐射金属片3相连通的另一薄金属箔72相连。

馈电线内导体61的下端焊接放大器输出端，柱状体1下端通过连接器4与金属管外导体63连接，金属管外导体63焊接放大器接地端。

请参阅图2为本发明实施例1的巴伦结构示意图所示，在所述的巴伦结构2的薄金属箔套环体上刻蚀有规则图案的刻蚀槽21，在刻蚀槽21处露出介质材料柱状体1，该刻蚀槽21为多个周期性排列的四方连续的螺旋线圈形槽，且刻蚀槽21布满整个巴伦结构2。

实施例2

请参阅图4为本发明实施例2的巴伦结构示意图所示，其他结构均与实施例1相同，只是巴伦结构2的刻蚀槽21不同，该刻蚀槽21为多个周期性排列的四方连续的“卍”字齿形槽，布满整个巴伦结构2。

实施例3

请参阅图5为本发明实施例3的巴伦结构示意图所示，其他结构均与实施例1相同，只是巴伦结构2的刻蚀槽21不同，该刻蚀槽21为多个周期性排列的四方连续的“卍”字交指槽，布满整个巴伦结构2。

Claims (8)

1、一种四臂螺旋天线的新型巴伦结构，巴伦结构设在天线的介质材料柱状体的外表面，为一薄金属箔套环体，巴伦结构的一端与四片螺旋辐射金属片连接，另一端与柱状体的端部连接，其特征在于：在所述的薄金属箔套环体上刻蚀有规则图案的刻蚀槽，在刻蚀槽处露出介质材料柱状体。

2、根据权利要求1所述的四臂螺旋天线的新型巴伦结构，其特征在于：所述的刻蚀槽布满整个巴伦结构。

3、根据权利要求1或2所述的四臂螺旋天线的新型巴伦结构，其特征在于：所述的刻蚀槽为多个周期性排列的四方连续的螺旋线圈形槽。

4、根据权利要求1或2所述的四臂螺旋天线的新型巴伦结构，其特征在于：所述的刻蚀槽为多个周期性排列的四方连续的“卍”字齿形槽。

5、根据权利要求1或2所述的四臂螺旋天线的新型巴伦结构，其特征在于：所述的刻蚀槽为多个周期性排列的四方连续的“卍”字交指槽。

6、一种采用权利要求1至5之一所述的新型巴伦结构的四臂螺旋天线，包括介质材料柱状体，柱状体的中心设有一贯穿孔，一同轴电缆插入该贯穿孔内，其特征在于：四片螺旋辐射金属片下端与刻蚀有规则图案的刻蚀槽的巴伦结构的上端连接，巴伦结构的下端连接延伸至柱状体的下端，所述的同轴电缆由内至外依次设有馈电线内导体、塑料管、金属管外导体和塑料管。

7、根据权利要求6所述的四臂螺旋天线，其特征在于：所述的馈电线内导体的上端与位于柱状体上端面上与两螺旋辐射金属片相连通的薄金属箔相连，金属管外导体通过连接器与位于柱状体上端面上与另两螺旋辐射金属片相连通的另一薄金属箔相连。

8、根据权利要求6或7所述的四臂螺旋天线，其特征在于：所述的柱状体由微波陶瓷介质材料制成。

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