CN103606731B - 自移相四臂螺旋天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自移相四臂螺旋天线，包括：第一螺旋臂、第二螺旋臂、第三螺旋臂、第四螺旋臂、同轴外导体、保护套，还包括：介质套、微带传输线移相片；第一螺旋臂与同轴外导体连接，与第一螺旋臂同侧的第二螺旋臂与同轴外导体保持绝缘，第二螺旋臂通过微带传输线移相片与第一螺旋臂形成连接；第三螺旋臂与同轴外导体连接，与第三螺旋臂同侧的第四螺旋臂与同轴外导体保持绝缘，第四螺旋臂通过微带传输线移相片与第三螺旋臂形成连接。本发明突破了原有长、短振子的使用局限。在同轴传输装置中引入了微带传输线隐藏在馈线头部，具有合理的微带线长度，形成新的自移相装置。从而进一步缩短螺旋臂的长度，降低天线的高度。

Description

自移相四臂螺旋天线

技术领域

本发明涉及螺旋天线，尤其是螺旋天线的外形尺寸，具体地，涉及自移相四臂螺旋天线。

背景技术

螺旋天线是具有良好指向性的圆极化天线，随着天线系统的不断发展，对天线的辐射方向要求越来越宽，螺旋天线由单臂螺旋逐渐演变为双臂螺旋及目前常见的四臂螺旋。

四臂螺旋天线要求四条辐射臂的电流幅度相等按需要的相位顺序进行馈电。目前，常采用的方法有：在天线顶部的每一条臂上并联一个分布式电容（或电感）的电缆芯线，分别给每条臂馈电，以产生相移而保证四臂的相位顺序，此方法需增加有源器件，产品的准确性依赖于电容（或电感）的可靠性，稳定性较差；或者采用长、短振子呈容性和感性的特性，即两个双臂螺旋的长度有一定差别，其中一个比谐振时的长度稍长，产生一个相对于谐振时有–45°相移的输入阻抗，另一个比谐振时的稍短，产生一个相对于谐振时有＋45°相移的输入阻抗，这样，两个双臂螺旋就实现了相位差90°。虽然如上两种方法可以实现所需要的相位顺序，但相对结构较复杂且损耗较大，并且需要在天线高度较高的情况下，容易实现。

随着天线的使用环境不同，一方面要求天线的辐射图越宽越好，同时希望天线的体积越小越好，这就需要尽量降低螺旋臂的长度，到达二分之一波长，甚至四分之一波长，这种情况下，对天线的体积要求较高，上述办法因本身设计工艺等原因不易实现。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自移相四臂螺旋天线。

根据本发明提供的自移相四臂螺旋天线，包括：第一螺旋臂1、第二螺旋臂2、第三螺旋臂3、第四螺旋臂4、同轴外导体5、保护套8，还包括：介质套6、微带传输线移相片9；

同轴外导体5、介质套6、保护套8由内向外依次同轴嵌套设置，介质套6与保护套8之间存在空腔7，空腔7内设置有微带传输线移相片9；第一螺旋臂1、第二螺旋臂2、第三螺旋臂3、第四螺旋臂4在周向上依次均匀分布；

第一螺旋臂1与同轴外导体5连接，与第一螺旋臂1同侧的第二螺旋臂2与同轴外导体5保持绝缘，第二螺旋臂2通过微带传输线移相片9与第一螺旋臂1形成连接；

第三螺旋臂3与同轴外导体5连接，与第三螺旋臂3同侧的第四螺旋臂4与同轴外导体5保持绝缘，第四螺旋臂4通过微带传输线移相片9与第三螺旋臂3形成连接。

优选地，第一螺旋臂1、第二螺旋臂2、第三螺旋臂3、第四螺旋臂4等长。

优选地，第一螺旋臂1、第二螺旋臂2、第三螺旋臂3、第四螺旋臂4的长度为天线工作频率对应波长的四分之一波长。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明突破了原有长、短振子的使用局限。在同轴传输装置中引入了微带传输线隐藏在馈线头部，通过大量的理论推算与验证，得出合理的微带线长度，形成新的自移相装置。从而进一步缩短螺旋臂的长度，降低天线的高度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的自移相四臂螺旋天线的连接图；

图2为移相片连接示意图；

图3为原有移相装置连接图；

图4为传统的长、短振子移相装置中四条辐射臂的结构示意图；

图5为本发明提供的自移相四臂螺旋天线中四条辐射臂的结构示意图。

图中：

1为第一螺旋臂；

2为第二螺旋臂；

3为第三螺旋臂；

4为第四螺旋臂；

5为同轴外导体；

6为介质套；

7为空腔；

8为保护套；

9为微带传输线移相片；

10为辐射臂。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，根据本发明提供的自移相四臂螺旋天线，包括：第一螺旋臂1、第二螺旋臂2、第三螺旋臂3、第四螺旋臂4、同轴外导体5、保护套8，还包括：介质套6、微带传输线移相片9；第一螺旋臂1、第二螺旋臂2、第三螺旋臂3、第四螺旋臂4采用0、90、180、270的相位布局。第一螺旋臂1、第二螺旋臂2、第三螺旋臂3、第四螺旋臂4等长，长度为天线工作频率对应波长的四分之一波长。

同轴外导体5、介质套6、保护套8由内向外依次同轴嵌套设置，介质套6与保护套8之间存在空腔7，空腔7内设置有微带传输线移相片9；第一螺旋臂1、第二螺旋臂2、第三螺旋臂3、第四螺旋臂4在周向上依次均匀分布；

第一螺旋臂1与同轴外导体5连接，与第一螺旋臂1同侧的第二螺旋臂2与同轴外导体5保持绝缘，第二螺旋臂2通过一个微带传输线移相片9与第一螺旋臂1形成连接；

第三螺旋臂3与同轴外导体5连接，与第三螺旋臂3同侧的第四螺旋臂4通与同轴外导体5保持绝缘，第四螺旋臂4通过另一个微带传输线移相片9与第三螺旋臂3形成连接。

进一步地，下面对本发明的主要重点进行更为详细的描述。

1、引入微带传输线

本发明在同轴平衡转换装置一端，安置一个没有辐射的微带传输线，通过准确的长度设置（通过频率计算得出），产生90°的相位滞后，从而产生90°移相功能。

2、辐射臂的连接

首先将天线的一个辐射臂（第一螺旋臂1）与外部导电体连接，而同侧的另一个辐射臂（第二螺旋臂2）与外部导电体保持绝缘，并通过微带传输线移相片与第一螺旋臂1形成连接，从而产生与第一螺旋臂1幅度相同但相位滞后90°的移相电流。

3、采用缝隙对称法平衡馈电

依靠同轴平衡器开槽，使得开槽两侧产生相位差180°的等幅电流。按上述第2点的方法连接第三螺旋臂3与第四螺旋臂4，从而实现四臂的平衡馈电。即，首先将天线的一个辐射臂（第三螺旋臂3）与外部导电体连接，而同侧的另一个辐射臂（第四螺旋臂4）与外部导电体保持绝缘，并通过微带传输线移相片与第三螺旋臂3形成连接，从而产生与第三螺旋臂3幅度相同但相位滞后90°的移相电流。

如此就产生了四个幅度相等，相位依次相差90°的平衡馈电螺旋臂，进而形成了新型“自移相四臂螺线天线”。

本发明与现有技术的技术对比如下：

原有的自移相螺旋天线，四臂均连接在同轴外导体上，如下图3所示。

目前常用的长、短振子方式，依靠辐射臂的长短设置，产生移相电流，所以在天线的实际设计中，无法满足四臂等长（如图4中的臂S1、臂S3要长于臂S2、臂S4）；而本发明提供的新型移相装置，如图5所示，通过增加微带传输线的方式，产生移相装置，从而满足了四臂等长的设计需求。

综上，本发明提供的新型自移相四臂螺旋天线，首先可以不需要额外的移相装置，避免了有源器件引起的电磁干扰，采用微带传输线的方式，大大提高了产品的稳定性、可靠性、准确性，并有效降低了成本支出；同时，本发明取消了长、短振子方式，使得螺旋臂的设计可以最小化（仅需四分之一波长，如图5），可有效降低产品体积，外观紧凑美观，易于工程安装与实施，同时小型化的设计更进一步节省了成本开支，为后期的批量生产、销售安装奠定了良好基础。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种自移相四臂螺旋天线，包括：第一螺旋臂(1)、第二螺旋臂(2)、第三螺旋臂(3)、第四螺旋臂(4)、同轴外导体(5)、保护套(8)，其特征在于，还包括：介质套(6)、微带传输线移相片(9)；

同轴外导体(5)、介质套(6)、保护套(8)由内向外依次同轴嵌套设置，介质套(6)与保护套(8)之间存在空腔(7)，空腔(7)内设置有微带传输线移相片(9)；第一螺旋臂(1)、第二螺旋臂(2)、第三螺旋臂(3)、第四螺旋臂(4)在周向上依次均匀分布；

第一螺旋臂(1)与同轴外导体(5)连接，与第一螺旋臂(1)同侧的第二螺旋臂(2)与同轴外导体(5)连接，第二螺旋臂(2)通过一个微带传输线移相片(9)与第一螺旋臂(1)形成连接；

第三螺旋臂(3)与同轴外导体(5)连接，与第三螺旋臂(3)同侧的第四螺旋臂(4)与同轴外导体(5)连接，第四螺旋臂(4)通过另一个微带传输线移相片(9)与第三螺旋臂(3)形成连接。

2.根据权利要求1所述的自移相四臂螺旋天线，其特征在于，第一螺旋臂(1)、第二螺旋臂(2)、第三螺旋臂(3)、第四螺旋臂(4)等长。

3.根据权利要求2所述的自移相四臂螺旋天线，其特征在于，第一螺旋臂(1)、第二螺旋臂(2)、第三螺旋臂(3)、第四螺旋臂(4)的长度为天线工作频率对应波长的四分之一波长。