CN104916917A - 一种宽带宽波束移动终端卫星通信天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种宽带宽波束移动终端卫星通信天线。天线的设计主要采用谐振式双臂螺旋天线、缝隙式平衡器、近似镜像锥体金属反射板等技术。与传统类似移动终端卫星通信天线相比，由于本发明采用了上小下大的半径渐变上升双螺旋铜丝天线与上大下小的锥体金属反射板，构成一个近似镜像结构，从而不但控制了天线后向辐射，提高了天线增益和轴比性能，同时展宽了天线工作带宽和方向性角度，实现天线宽带和宽波束性能。

Description

一种宽带宽波束移动终端卫星通信天线

技术领域

本发明属于天线理论与技术领域，涉及一类宽带宽波束双臂螺旋圆极化天线。 

背景技术

随着现代无线通信事业的发展，卫星通信系统在人类生活中起着越来越重要的作用，尤其是移动卫星通信终端，如：船舶、车载、飞机等卫星通信系统。然而，由于许多移动载体常常处于上下左右颠簸状态，因而极易发生卫星通信中断或影响通信质量。比如：船舶用卫星通信天线工作时，由于周围环境的多变性，以及风浪对船舶的影响，船舶时常处于剧烈颠簸状态，从而导致天线与卫星间的俯仰角变化很大。为了有效地接收卫星信号，要求移动载体上的卫星通信天线可在大角度上半球面上空具有均匀接收或辐射特性。因此，对于移动卫星通信系统而言，移动终端卫星通信天线应具有较宽的波束宽度。同时，为实现不同频率的多卫星通信，需要天线具有较宽的工作频带。 

本专利的创新点主要在于：双螺旋天线采用了上小下大倒三角结构，并且在天线下方增加了一个漏斗型金属反射板，如此设计实现了近似镜像的天线结构，不但增加了天线工作带宽，改善天线辐射和提高天线增益，而且起到了展宽天线波束宽度和改善天线轴比的作用。 

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单且具有较宽频带和波束的移动终端卫星通信天线，此新型天线解决现有移动卫星通信天线波束宽度较窄的不足，且结构简单易于实现。仿真和实测结果表明在保证天线各项指标的情况下，可以将天线辐射波束宽度从一般的80°提高到110°-130°。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明为移动卫星通信天线，基本结构包括：双螺旋铜丝天线辐射部分0，塑料锥台部分1，平衡式同轴馈电线(内导体2和外导体3)，两个固定螺丝4和5，近似镜像锥体金属反射板部分6，以及N型接头7。其中双螺旋铜丝部分是天线的主要辐射体，呈半径渐变的螺旋状。塑料锥台由介电常数为2.5左右的塑料加工制成，底部贴有铜皮，锥台侧表面刻有螺旋槽用来缠绕铜丝(如图4)。塑料锥台起着固定铜丝的作用。天线顶部的铜丝一根与外导体3相连，另一根穿过外导体3与内导体2相连(如图3)，并且外导体上方开了两个长度为λ/4左右的缝隙(如图5)，相当于一个同轴缝隙式平衡器。天线下部分的铜丝与塑料锥台底部的铜皮线焊接在一起，铜皮通过螺丝4与外导体3构成短路。螺丝5与反射板6下部的馈电接头相连，同时起到了固定反射板的作用。反射板6为铝制锥形曲面。 

本发明的有益效果是：本发明基于天线理论与技术，提出了一种实用型的宽带宽波束移动终端卫星通信天线。该圆极化天线在中心工作频率1.6GHz，工作频带500MHz范围内波束宽度＞110°，电压驻波VSWR＜2∶1，圆极化轴比≤3dB，增益≥5dB。该天线可以根据双螺旋金属线的旋转方向，将天线设计为左旋圆极化或右旋圆极化。该天线结构简单、牢固、易于加工，适合于各类小型移动卫星通信终端，以及高纬度地区的卫星通信。 

附图说明

图1是宽带宽波束移动卫星通信天线示意图。0-7序号所示分别为：双螺旋铜丝部分，塑料锥台部分，内导体，外导体，两个螺丝，反射板以及N型接头。图中螺旋线部分为直径为1.5mm的铜丝，缠绕在塑料介质表面，此部分实现天线主要能量的辐射。漏斗形反射板6是铝制曲面。 

图2是宽带宽波束移动卫星通信天线正面剖视图。可以看到天线内部的结构。 

图3是宽带宽波束移动卫星通信天线俯视图。可以看出螺旋丝一根与外导体相连，另一根通过外导体后于内导体顶端焊接到一起。上边的小孔用来安装螺丝以便固定铜丝。 

图4是宽带宽波束移动卫星通信天线双螺旋铜丝和锥台部分，锥台中间是管状结构与馈电同轴线外导体直径相同，通过此图可以清晰看出底部的连接情况：铜丝尾端与塑料锥台底部的铜皮焊接在一起。底部环状铜皮部分与双螺丝4相接触实现双螺旋线与外导体的连接。 

图5是天线馈电同轴线外导体平衡器示意图。 

图6是N型接头与内导体连接的示意图。 

图7是该天线的电磁仿真电压驻波比示意图。由图7可以看出该天线在整个频带内驻波均小于1.5∶1。 

图8和图9分别是该天线在1.525GHz与1.660GHz的方向图。由图8和图9可以看出该天线在工作频带内3dB波束宽度大于110°，最大辐射方向增益大于5dB。 

具体实施方式

整体天线具体实现可以分为六步： 

第一步：将馈电同轴线外导体插入塑料锥台的中间管道内，把螺丝4拧紧固定，保证与锥台底部的铜皮良好接触。 

第二步：参照图1，在锥台形介质表面雕刻螺旋圆槽，后缠绕上与圆槽同直径的铜丝。 

第三步：参照图3图4，将铜丝首端通过外导体上方小孔，并拧上螺丝固定，尾端与锥台底部铜皮焊接在一起。 

第四步：把螺丝5拧到馈电同轴线外导体尾端。 

第五步：参照图6，把内导体2焊接到N型接头7的内导体上，并将其从已装好的天线部分的下方插入，即插入馈电同轴线外导体中并将N型接头7拧到螺丝5上。此时反射板6应该夹于螺丝5与接头中间。 

第六步：将其中一根铜丝的首端焊接到内导体顶端，并保证内导体处于外导体中心。这样整个安装过程就完成了。 

Claims (2)

1.移动终端卫星通信天线，主要由半径渐变上升双螺旋铜丝天线部分、塑料锥台部分、带有平衡器的同轴馈电部分、近似镜像锥体金属反射板，以及用于馈电的标准N型接头组成。

2.根据权利要求1所述的移动终端卫星通信天线：上小下大的半径渐变上升双螺旋铜丝天线与上大下小的锥体金属反射板，构成一个近似镜像结构，从而不但控制了天线后向辐射，提高了天线增益和轴比性能，同时展宽了天线工作带宽和方向性角度，实现天线宽带和宽波束性能。