CN111769351A - 一种宽波束手持卫星天线 - Google Patents

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付祥
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梅艳伟
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Abstract

本发明公开了一种宽波束手持卫星天线，包括射频连接器和鹅颈，所述鹅颈的下端与射频连接器相连，所述鹅颈的上端和转接件相连，所述鹅颈内设有同轴线；所述转接件和保护罩相连；所述同轴线的内芯和PCB板上的馈点相连，外编织层同PCB板上的地相连；所述PCB板上焊接有电桥，本发明的天线可以覆盖多个频段，同时天线具有较大的波束宽度和良好的增益；天线整体结构方面，由于该天线的下半部分是鹅颈，在本身具有宽波束的基础上可以转动鹅颈固定天线对准卫星获得更优的通信效果的同时还可以在天线受到外力冲击时保护天线。

Description

一种宽波束手持卫星天线
技术领域
本发明涉及电子通信领域，具体为一种宽波束手持卫星天线。
背景技术
天通卫星和地面终端之间使用圆极化天线实现空口通信，市场上的手持圆极化天线一般采用柱状四臂螺旋天，直径在13mm到16mm之间。天线一般采用两种方式来实现螺旋结构，在介质柱镭雕(LDS)导体形成螺旋结构以及采用柔性材料(FPC)卷制形成螺旋结构。这种天线的波束比较窄，通信效果不稳定。
目前，现有的手持机终端内的四臂螺旋天线一般由三部分组成，即四臂螺旋天线本体、圆极化网络部件和天线外壳。四臂螺旋天线本体包括第一至第四螺旋臂贴片和介质圆筒。其中，螺旋贴片采用柔性电路板或者金属导线组装在介质圆筒外表面，介质圆筒固定在圆极化网络部件上，天线外壳将介质圆筒和圆极化网络部件包围封装，以延长四臂螺旋天线的使用寿命并美化外观。
但是，手持终端天线的小型化导致了天线的波束宽度比较窄，尤其在天线偏离卫星的情况下通信效果不理想。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种宽波束手持卫星天线，本发明的天线可以覆盖多个频段，同时天线具有较大的波束宽度和良好的增益；天线整体结构方面，由于该天线的下半部分是鹅颈，在本身具有宽波束的基础上可以转动鹅颈固定天线对准卫星获得更优的通信效果的同时还可以在天线受到外力冲击时保护天线。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种宽波束手持卫星天线，包括射频连接器和鹅颈，所述鹅颈的下端与射频连接器相连，所述鹅颈的上端和转接件相连，所述鹅颈内设有同轴线；所述转接件和保护罩相连；所述同轴线的内芯和PCB板上的馈点相连，外编织层同PCB板上的地相连；所述PCB板上焊接有电桥。
优选的，所述电桥产生功率相同、相位相差90度的4路信号。
优选的，所述PCB板的上层设有FPC线路板，所述FPC线路板印刷有螺旋线条，所述PCB的上层有4条微带线同对应的螺旋线条底部相连。
优选的，所述电桥产生的4路信号分别与FPC线路板上的4个共型辐射臂相连组成圆极化天线。
优选的，所述电桥产生功率相同、相位相差90度的4路信号为0度，90度，180度，270度递增或者270度，180度，90度，0度递减。
优选的，所述螺旋线条印刷在柔性介质上，螺旋线条的绕向为左旋或者右旋。
优选的，所述保护罩采用绝缘材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明天线可以覆盖多个频段，同时天线具有较大的波束宽度和良好的增益；天线整体结构方面，由于该天线的下半部分是鹅颈，在本身具有宽波束的基础上可以转动鹅颈固定天线对准卫星获得更优的通信效果的同时还可以在天线受到外力冲击时保护天线。
2、本发明的天线最终摒弃传统的天线结构，采用鹅颈来增加灵活性；适当增大辐射体的半径来提高天线低俯仰角的辐射性能。
附图说明
图1为本发明一种宽波束手持卫星天线的结构示意图；
图2为本发明FPC线路板印刷螺旋线条平面展开图；
图3、图4为本发明实施例中涉及的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-图4所示，本发明提供的一种宽波束手持卫星天线，包括射频连接器1和鹅颈2，鹅颈2的下端与射频连接器1相连，鹅颈2的上端和转接件3相连，鹅颈2内设有同轴线4；转接件3和保护罩5相连，其中保护罩采用绝缘材料；同轴线4的内芯和PCB板6上的馈点相连，外编织层同PCB板上的地相连；PCB板6上焊接有电桥7。参照图1所示，本发明天线性能方面，可以覆盖多个频段，同时天线具有较大的波束宽度和良好的增益；天线整体结构方面，由于该天线的下半部分是鹅颈，在本身具有宽波束的基础上可以转动鹅颈固定天线对准卫星获得更优的通信效果的同时还可以在天线受到外力冲击时保护天线。经过大量的仿真和模拟评估设计，本天线最终摒弃传统的天线结构，采用鹅颈来增加灵活性；适当增大辐射体的半径来提高天线低俯仰角的辐射性能。通过仿真综合优化辐射体的直径，螺旋线的粗细、螺旋角、以及分支的距离等参数，再基于实际的调试并在微波暗室中测得最佳值。
本发明一优选而非限制性的实施例中，电桥产生功率相同、相位相差90度的4路信号，进一步，电桥产生的4路信号分别与FPC线路板8上的4个共型辐射臂相连组成圆极化天线，其中电桥产生功率相同、相位相差90度的4路信号为0度，90度，180度，270度递增或者270度，180度，90度，0度递减。
在本发明中，PCB板的上层设有FPC线路板8，其中FPC线路板印刷有螺旋线条，PCB的上层有4条微带线同对应的螺旋线条底部相连，进一步优选，螺旋线条印刷在柔性介质上，螺旋线条的绕向为左旋或者右旋。
以下提供本发明一具体的实施方式
实施例1
参照图1-图4所示，本发明包括射频连接器1和鹅颈2，鹅颈2的下端与射频连接器1相连，鹅颈2的上端和转接件3相连，鹅颈2内设有同轴线4；转接件3和保护罩5相连，其中保护罩采用绝缘材料；同轴线4的内芯和PCB板6上的馈点相连，外编织层同PCB板上的地相连；PCB板6上焊接有电桥7，其中信号经过射频连接器1经过射频同轴线4在经过PCB板、电桥组成的功分网络产生4路功率相等、相位相差90度的信号(0度，90度，180度，270度)；分别同FPC线路板上的4个共型辐射臂相连组成圆极化天线。
其中，射频连接器1和鹅颈2相连；同轴线4穿过中空的鹅颈2，以及鹅颈可以实现转向功能；
鹅颈2的顶部和转接件3相连，转接件3和保护罩相连；
参照图2所示，为印刷螺旋线条平面展开图，螺旋线条印刷在柔性介质上，螺旋线条方向可以采用左旋或右旋，同轴线4内芯和PCB板上的馈点相连，外编织层同PCB板上的地相连，以及电桥焊接在PCB上，PCB的上层有4条微带线同螺旋线条的底部相连。
电桥可以产生功率相同、相位相差90度的4路信号可以是0度，90度，180度，270度递增或者270度，180度，90度，0度递减。
在本实施例中，经过大量的仿真和模拟评估设计和通过仿真综合优化辐射体的直径；本发明天线最终摒弃传统的天线结构，采用鹅颈来增加灵活性；适当增大辐射体的半径来提高天线低俯仰角的辐射性能，另外通过仿真综合优化辐射体的直径，螺旋线的粗细、螺旋角、以及分支的距离等参数，再基于实际的调试并在微波暗室中测得最佳值。
本实施例提供的技术方案下，在2.2GHZ增益(dBi)OTA数据如表1所示，以及现有普通15mm直径天线数据，参照表2所示；
参照图3-图4中，是本实施例提供的在2.2GHz下2D方向和3D方向的发射功率示意图。
以实施例1的方案，参照表1为2.2GHZ增益(dBi)OTA数据，具体如下所示；
表1
2.2GHZ增益(dBi)OTA数据
Figure BDA0002489154860000061
表2为现有普通15mm直径天线数据，参照表2所示
表2
现有普通15mm直径天线数据
Figure BDA0002489154860000071
参照表3所示为本发明仿真的OTA数据
表3
Frequency.MHz Efficiency.dB Efficiency.％ Gain.dBi
1980 -2.32 58.64 3.40
1990 -2.18 60.57 3.57
2000 -2.12 61.35 3.70
2010 -2.01 62.90 3.81
2170 -1.79 66.18 3.78
2180 -1.73 67.17 3.79
2190 -1.71 67.47 3.75
2200 -1.70 67.57 3.73
如图1-4，以及表1-表3所示，本发明天线整体性能优越，在Theta±60°范围内增益≥0.5dBi明显好于现有手持天线，具有宽波束的效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种宽波束手持卫星天线，其特征在于：包括射频连接器和鹅颈，所述鹅颈的下端与射频连接器相连，所述鹅颈的上端和转接件相连，所述鹅颈内设有同轴线；所述转接件和保护罩相连；所述同轴线的内芯和PCB板上的馈点相连，外编织层同PCB板上的地相连；所述PCB板上焊接有电桥。
2.根据权利要求1所述的一种宽波束手持卫星天线，其特征在于，所述电桥产生功率相同、相位相差90度的4路信号。
3.根据权利要求2所述的一种宽波束手持卫星天线，其特征在于，所述PCB板的上层设有FPC线路板，所述FPC线路板印刷有螺旋线条，所述PCB的上层有4条微带线同对应的螺旋线条底部相连。
4.根据权利要求3所述的一种宽波束手持卫星天线，其特征在于，所述电桥产生的4路信号分别与FPC线路板上的4个共型辐射臂相连组成圆极化天线。
5.根据权利要求4所述的一种宽波束手持卫星天线，其特征在于，所述电桥产生功率相同、相位相差90度的4路信号为0度，90度，180度，270度递增或者270度，180度，90度，0度递减。
6.根据权利要求5所述的一种宽波束手持卫星天线，其特征在于，所述螺旋线条印刷在柔性介质上，螺旋线条的绕向为左旋或者右旋。
7.根据权利要求6所述的一种宽波束手持卫星天线，其特征在于，所述保护罩采用绝缘材料。
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