CN106898863A - 一种新自移相四臂螺旋天线 - Google Patents

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贺林峰
王兵
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
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    • H01Q9/26—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
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Abstract

一种新自移相四臂螺旋天线，包括同轴线中心部件(1)、塑料绝缘支撑柱(2)和螺旋臂(3)，其中同轴线中心部件(1)从塑料绝缘支撑柱(2)中部贯穿，同轴线中心部件(1)上端的突出部位周缘设置有两个槽缝，底端周缘设置有一个槽缝；螺旋臂(3)上部以同轴线中心部件(1)为中心均匀辐射设置于塑料绝缘支撑柱(2)的上端面，上部弯折后以螺旋形式均匀固定在塑料绝缘支撑柱(2)的圆柱侧面上，螺旋臂(3)下侧末端分别设置有串并联臂，四个螺旋臂(3)通过顶端连接于中心同轴电缆的内外导体上，连接同轴相同处的两螺旋臂(3)交替形成相差90度，在两个大臂之间利用同轴实现180度相差。

Description

一种新自移相四臂螺旋天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体地说，是涉及全球导航卫星系统(GNSS)天线，移动通信天线，特别应用于导航定位领域中要求宽波束、多频的天线系统中的一种新自移相四臂螺旋天线。
背景技术
天线是所有无线通信系统不可或缺的部分，承担着将发射机发出的信号转化成电磁波的形式以向空间传播，或将自由空间中的电磁信号转化成高频信号以供接收机接收，从而实现无线通信的空间信号交换过程。随着无线通信技术的不断发展，硬件研发条件的不断进步，为了更好地实现无线信号的传输，对天线的性能上也提出了更高的要求，在当今无线通信设备广泛应用的大环境下，天线的重要性更是与日俱增，各种天线技术的研究和更高的技术指标的要求使得天线技术迎来了又一个发展的重大机遇。
其中，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，才能实现。此外，现有技术中传统GNSS移相螺旋天线均为移相网络和结构式自移相组合来实现0度、90度、180度、270度等相位改变，体积较大且精度较低，实现难度大、成本高。另一方面，常规GNSS螺旋天线的振子臂是采用印刷式微带螺旋式或fpc软板粘贴式，前者加工成本高，难度大，后者精度太差。
发明内容
为了克服上述现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种新自移相四臂螺旋天线，该新自移相四臂螺旋天线在四臂螺旋臂末端增加一段弯折臂及并联臂，其中两个臂共同连接于同轴的内导体，另外两个臂连接于同轴的外导体，连接同轴相同处的两臂交替形成相差90度，在两个大臂之间利用同轴实现180度相差，即最后实现四臂相位为0度、90度、180度、270度。此设计降低了天线圆极化的实现难度，同时简化了天线的结构。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种新自移相四臂螺旋天线，包括同轴线中心部件1、塑料绝缘支撑柱2和螺旋臂3，其中塑料绝缘支撑柱2主体为圆柱形部件，同轴线中心部件1从塑料绝缘支撑柱2中部贯穿并凸出于塑料绝缘支撑柱2上端，同轴线中心部件1位于塑料绝缘支撑柱2上端的突出部位周缘设置有两个槽缝，同轴线中心部件1底端周缘设置有一个槽缝；螺旋臂3包括第一螺旋臂3.1、第二螺旋臂3.2、第三螺旋臂3.3、第四螺旋臂3.4，其中第一螺旋臂3.1、第二螺旋臂3.2、第三螺旋臂3.3、第四螺旋臂3.4的上部以同轴线中心部件1为中心均匀辐射设置于塑料绝缘支撑柱2的上端面，上部弯折后以螺旋形式均匀固定在塑料绝缘支撑柱2的圆柱侧面上，在第一螺旋臂3.1、第二螺旋臂3.2、第三螺旋臂3.3、第四螺旋臂3.4的下侧末端分别设置有第一串并联臂4.1、第二串并联臂4.2、第三串并联臂4.3、第四串并联臂4.4，第一串并联臂4.1、第二串并联臂4.2、第三串并联臂4.3、第四串并联臂4.4均包括螺旋臂3末端弯折形成的弯折臂和并联臂，第一螺旋臂3.1、第三螺旋臂3.3共同连接于同轴的内导体，第二螺旋臂3.2、第四螺旋臂3.4共同连接于同轴的外导体，连接同轴相同处的两螺旋臂交替形成相差90度，在两个大臂之间利用同轴实现180度相差。
进一步地，塑料绝缘支撑柱2底端设置有外凸的凸出圆台。
进一步地，在第一螺旋臂3.1、第二螺旋臂3.2、第三螺旋臂3.3、第四螺旋臂3.4的末端与所述凸出圆台之间设置有间隙。
进一步地，在第一螺旋臂3.1、第二螺旋臂3.2、第三螺旋臂3.3、第四螺旋臂3.4的末端固定加载有并联电容和串联电感，或单独加载有单串联电感。
本发明与现有技术相比具有以下特点：
1.在结构上，采用增加一段弯折臂及并联臂实现自移相，使天线制作简单。
2.在功能上，提高了天线宽频带移相精度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的左右二等分图；
图2是本发明的正视图；
图3是本发明的左视图；
图4是本发明的俯视图；
图5是本发明的仰视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-5所示，本发明的一种新自移相四臂螺旋天线，包括同轴线中心部件1、塑料绝缘支撑柱2和螺旋臂3，其中塑料绝缘支撑柱2主体为圆柱形部件，同轴线中心部件1从塑料绝缘支撑柱2中部贯穿并凸出于塑料绝缘支撑柱2上端，同轴线中心部件1位于塑料绝缘支撑柱2上端的突出部位周缘设置有两个槽缝，同轴线中心部件1底端周缘设置有一个槽缝；螺旋臂3包括第一螺旋臂3.1、第二螺旋臂3.2、第三螺旋臂3.3、第四螺旋臂3.4，其中第一螺旋臂3.1、第二螺旋臂3.2、第三螺旋臂3.3、第四螺旋臂3.4的上部以同轴线中心部件1为中心均匀辐射设置于塑料绝缘支撑柱2的上端面，上部弯折后以螺旋形式均匀固定在塑料绝缘支撑柱2的圆柱侧面上，在第一螺旋臂3.1、第二螺旋臂3.2、第三螺旋臂3.3、第四螺旋臂3.4的下侧末端分别设置有第一串并联臂4.1、第二串并联臂4.2、第三串并联臂4.3、第四串并联臂4.4，第一串并联臂4.1、第二串并联臂4.2、第三串并联臂4.3、第四串并联臂4.4均包括螺旋臂3末端弯折形成的弯折臂和并联臂，第一螺旋臂3.1、第三螺旋臂3.3共同连接于同轴的内导体，第二螺旋臂3.2、第四螺旋臂3.4共同连接于同轴的外导体，连接同轴相同处的两螺旋臂交替形成相差90度，在两个大臂之间利用同轴实现180度相差。
进一步地，塑料绝缘支撑柱2底端设置有外凸的凸出圆台。
进一步地，在第一螺旋臂3.1、第二螺旋臂3.2、第三螺旋臂3.3、第四螺旋臂3.4的末端固定加载有并联电容和串联电感，或单独加载有单串联电感。
进一步地，如图2、3所示，在第一螺旋臂3.1、第二螺旋臂3.2、第三螺旋臂3.3、第四螺旋臂3.4的末端与所述凸出圆台之间设置有间隙。
考虑国内外产品的现状，本发明从自移相方式和振子臂结构的角度出发，加上弥补现有产品性能的不足提出了一种新自移相技术，即在四臂螺旋臂末端增加一段弯折臂及并联臂，其中两个臂共同连接于同轴的内导体，另外两个臂连接于同轴的外导体。连接同轴相同处的两臂交替形成相差90度。在两个大臂之间利用同轴实现180度相差，即最后实现四臂相位为0度、90度、180度、270度。其中在螺旋臂末端采用串并联金属导线实现自移相方式中，降低了实现难度且提高了移相精度。同时在结构上，螺旋臂依附于塑料支撑柱，并通过中心的同轴相紧锁固定，结构组装简单且精度较高。
应该理解，尽管参考其示例性的实施方案，已经对本发明进行具体地显示和描述，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不背离由权利要求书所定义的本发明的精神和范围的条件下，可以在其中进行各种形式和细节的变化，可以进行各种实施方案的任意组合。

Claims (4)

1.一种新自移相四臂螺旋天线，其特征在于：包括同轴线中心部件(1)、塑料绝缘支撑柱(2)和螺旋臂(3)，其中塑料绝缘支撑柱(2)主体为圆柱形部件，同轴线中心部件(1)从塑料绝缘支撑柱(2)中部贯穿并凸出于塑料绝缘支撑柱(2)上端，同轴线中心部件(1)位于塑料绝缘支撑柱(2)上端的突出部位周缘设置有两个槽缝，同轴线中心部件(1)底端周缘设置有一个槽缝；螺旋臂(3)包括第一螺旋臂(3.1)、第二螺旋臂(3.2)、第三螺旋臂(3.3)、第四螺旋臂(3.4)，其中第一螺旋臂(3.1)、第二螺旋臂(3.2)、第三螺旋臂(3.3)、第四螺旋臂(3.4)的上部以同轴线中心部件(1)为中心均匀辐射设置于塑料绝缘支撑柱(2)的上端面，上部弯折后以螺旋形式均匀固定在塑料绝缘支撑柱(2)的圆柱侧面上，在第一螺旋臂(3.1)、第二螺旋臂(3.2)、第三螺旋臂(3.3)、第四螺旋臂(3.4)的下侧末端分别设置有第一串并联臂(4.1)、第二串并联臂(4.2)、第三串并联臂(4.3)、第四串并联臂(4.4)，第一串并联臂(4.1)、第二串并联臂(4.2)、第三串并联臂(4.3)、第四串并联臂(4.4)均包括螺旋臂(3)末端弯折形成的弯折臂和并联臂，第一螺旋臂(3.1)、第三螺旋臂(3.4)共同连接于同轴的内导体，第二螺旋臂(3.2)、第四螺旋臂(3.3)共同连接于同轴的外导体，连接同轴相同处的两螺旋臂交替形成相差90度，在两个大臂之间利用同轴实现180度相差。
2.根据权利要求1所述的一种新自移相四臂螺旋天线，其特征在于：塑料绝缘支撑柱(2)底端设置有外凸的凸出圆台。
3.根据权利要求2所述的一种新自移相四臂螺旋天线，其特征在于：在第一螺旋臂(3.1)、第二螺旋臂(3.2)、第三螺旋臂(3.3)、第四螺旋臂(3.4)的末端与所述凸出圆台之间设置有间隙。
4.根据权利要求1或2所述的一种新自移相四臂螺旋天线，其特征在于：在第一螺旋臂(3.1)、第二螺旋臂(3.2)、第三螺旋臂(3.3)、第四螺旋臂(3.4)的末端固定加载有并联电容和串联电感，或单独加载有单串联电感。
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