CN1129977C - 一种生产螺旋状天线的方法及该螺旋状天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够覆盖多个频带和对应于各频带的天线部件使用共同的馈线系统的螺旋状天线。在缠绕所述圆柱体外圆周表面的电介薄片的表面上，长度对应于所用频带的波长的第一和第二天线部件以一定的俯仰角呈螺旋状分布，并且天线部件之间在圆柱体的圆周方向上存在一定的间距。与相邻的天线部件的一端电磁耦合的耦合线形成于电介薄片的表面上。信号是从公共馈线电路通过耦合线馈送到各天线部件。
Description
技术领域
本发明涉及一种用作移动人造卫星的移动无线通信系统或者类似的系统中的移动终端的天线的螺旋状天线，以及用于生产这种螺旋状天线的方法。
背景技术
一般来说，使用移动人造卫星的移动通信系统采用1.985到2.015GHz的频带作为发送频带，用2.17到2.2GHz的频带作用接收频带。
因此，在移动人造卫星和移动站之间的发送和接收中，需要一种具有能够有效的执行发送和接收并在约为30MHz的频带内具有低的回波损耗的频率特性的天线。
并且需要体积小重量轻的天线作为移动终端的天线。
因此采用螺旋状天线，但是如果这种天线的轴向长度和直径都做得比较小，它的发送频带就比较窄。
例如，对于轴向长度约为波长的1/4到5/4并且直径约为波长的0.1的4-线缠绕螺旋状天线来说只能覆盖所使用频带的1％到2％的狭窄频带。
因此，这种天线不适于用作使用两个不同频带的天线，例如用于使用移动人造卫星的移动无线通信系统中频带在1.985到2.015GHz和频带在2.17到2.2GHz的天线。
图14为表示被调节到1.985到2.015GHz频带的天线用于1.985到2.015GHz频带和2.17到2.2GHz频带中情况下，频率与回波损耗的特性曲线图。
在图14中，Δ96表示在1.985GHz频率处的回波损耗，Δ97表示在2.015GHz频率处的回波损耗。
Δ98表示在2.17GHz频率处的回波损耗，Δ99表示在2.2GHz频率处的回波损耗。
如图14所示，该天线能够进行在1.985到2.015GHz频带内的传送和接收，但不能进行在2.17到2.2GHz频带内的发送和接收。
图15表示能够覆盖上述两个频带的螺旋状天线及其馈线电路。
在图15中，形成该螺旋状天线的8-线缠绕天线体90在图中为平坦的。
一个能够覆盖两个频带的8-线缠绕天线是通过把该天线体90缠绕在一个由聚碳化物或类似的电介材料制成的圆柱体的外表面上形成的。
该天线体90是由聚酰亚胺或类似材料制成的平形四边形的电介薄片形成的薄膜902、第一天线部件904以及比第一天线部件904短的第二天线部件906组成的。其中第一天线部件904由在薄膜902的长度方向上延伸并相互平行，并在所述薄膜902的宽度方向的以特定的间距分布导电线组成。
该第一天线部件904和第二天线部件906交替地分布在该薄膜902的宽度方向上，它们的下部端头位于同一条直线上。
这样可以调整第一天线部件904的长度使其对应于1.985到2.015GHz频带，并调整第二天线部件906的长度使其对应于在2.17到2.2GHz频带。
该馈线电路92由第一频带F1(1.985到2.015GHz)的馈线系统94和第二频带F2(2.17到2.2GHz)的馈线系统96组成。
第一频带F1的馈线系统94由一个分离/合成电路941、一个分离/合成电路942，以及一个分离/合成电路943构成。其中分离/合成电路941用于把高频信号分为两个相位相差180度的高频信号或把两个相位相差180度的高频信号合成为一个高频信号。分离/合成电路942用于把由分离/合成电路941把信号分离后所获得的其中一个高频信号分离为两个相位相差90度的高频信号(0度和-90度)并把它们反馈到天线体90，或把两个从天线体90获得的相位相差90度的高频信号(0度和-90度)和成作一个高频信号。分离/合成电路943用于把由分离/合成电路941把信号分离后所获得的其中一个高频信号分离为两个相位相差90度的高频信号(-180和-270度)并把它们馈送到天线体90，或把两个从天线体90获得的相位相差90度的高频信号(-180度和-270度)合成作一个高频信号。
分离/合成电路942和943的每个输入/输出端通过耦合线944与天线体90的每个第一天线部件904相连接。
附图标记945表示连接到第二频带FI的馈线系统94的发送/接收系统的连接端。
第二频带F2的馈线系统96由一个分离/合成电路961、一个分离/合成电路962，以及一个分离/合成电路963构成。其中分离/合成电路961用于把高频信号分为两个相位相差180度的高频信号或把两个相位相差180度的高频信号合成为一个高频信号。分离/合成电路962用于把由分离/合成电路961把信号分离后所获得的其中一个高频信号分离为两个相位相差90度的高频信号(0度和-90度)并把它们馈送到天线体90，或把两个从天线体90获得的相位相差90度的高频信号(0度和-90度)合成作一个高频信号。分离/合成电路963用于把由分离/合成电路961把信号分离后所获得的其中一个高频信号分离为两个相位相差90度的高频信号(-180和-270度)并把它们馈送到天线体90，或把两个从天线体90获得的相位相差90度的高频信号(-180度和-270度)合成作一个高频信号。
分离/合成电路962和963的每个输入/输出端通过耦合线964与天线体90的每个第一天线部件904相连接。
附图标记965表示连接到第二频带F2的馈线系统96的发送/接收系统的连接端。
在按上述方式构成的传统的螺旋状天线中，在发射时，当第一频带F1的高频信号被从发送系统传输到馈线系统94的终端945时，该高频信号分离/合成电路941、942和943分离为四个分别具有0度、-90度、-180度和-270度的不同相位的四个高频信号以馈送给天线体90的不同的第一天线部件904，并以无线电波的方式发射出来。
当第二频带F2的高频信号被从发送系统传输到馈线系统96的终端965时，该高频信号分离/合成电路961、962和963分离为四个分别具有0度、-90度、-180度和-270度的不同相位的四个高频信号以馈送给天线体90的各个第一天线部件905，并以无线电波的方式发射出来。
另一方面，在由该螺旋状天线接收的无线电波中，在第一频带F1内的无线电波由天线体90的第二天线部件904的所获得，在第二天线部件904的高频功率被依次由分离/合成电路943、942和941所合成，并被通过终端945传送到接收系统。
在由该螺旋状天线接收的无线电波中，在第二频带F2内的无线电波由天线体90的第一天线部件905的所获得，在第一天线部件905的高频功率被依次由分离/合成电路963、962和961所合成，并被通过终端965传送到接收系统。
但是，传统的螺旋状天线具有把两组天线部件结合在一起的结构其中一组天线部件由四条导电线组成，通过调整该导电线的长度对应于两个频带中的一个；另一组天线部件由四条导电线组成，通过调整该导电线长度使其对应于两个频带中的另一个频带，对这些天线部件组分别设置其各自的馈线系统。另外，如图13所示为了覆盖这两个频带，除了对应于馈线系统数目的两个馈线连接器和用于螺旋状天线的各导电线的八个连接点外还要增加六个分离/合成电路。
因此，由于这种馈线电路只能被平面地安装在印刷电路板上，从而传统的螺旋状天线中存在的问题是印刷电路板馈线电路部分尺寸较大、结构复杂并且价格昂贵。
另外，在把用于分别把螺旋状天线的导电线和分离/合成电路紧密地连接起来的八个接线端排置在该螺旋状天线的支座上是非常困难的。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而作出的，本发明一个目的是提供一种能够覆盖多个频带并且对调节各频带的天线部件采用共同的馈线系统的螺旋状天线，以及用生产这种螺旋状天线的方法。
为了实现上述目的，本发明的特征是一种能够覆盖多个不同频带螺旋状天线，其中包括：
具有特定直径以及对应于所述频带波长的特定长度的电介材料制成的单个圆柱体，
多个对应于各频带的天线部件，所述天线部件由交替分布在所述圆柱体的外圆周表面的各条导电线形成，这些导电线的长度是匹配对应于各频带的，它们之间存在一定的间距并以一定的俯仰角在圆柱体的圆周方向螺旋地绕在所述圆柱体的表面上，
多条形成于所述圆柱体上的所述各天线部件的，长度不同并相邻分布且与所述导电线电磁耦合的耦合线。
根据本发明，可以覆盖多个频带并对调谐于各频带的天线部件使用共同的馈线系统。
本发明的另一特征是一种用于制造能够覆盖多个频带的螺旋状天线的方法，其中包括如步骤：
提供一个对应于所述频带的波长的由具有特定直径以及特定长度的电介材料制成的圆柱体的步骤，
提供一个足够覆盖所述圆柱体外圆周表面的电介薄片的步骤，
通过提供多条长度匹配对应各频带的波长并在它们之间存在间距的导电线形成多个天线部件，形成多条用于与所述两两相邻并且长度不同的天线部件的一端相电磁耦合的耦合线，以及
把所述电介薄片材料环绕在表面上形成所述多个天线部件和所述多条耦合线的所述圆柱体的外圆周表面上。
根据本发明，可以在同一工艺过程中形成多个天线部件和多条耦合线并使所述螺旋状天线生产更加容易。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的螺旋状天线的部件分解透视图。
图2为根据本发明一个实施例的处于平面状态的天线和连接到所述天线馈线电路的结构图。
图3为表示在本发明的实施例中从电磁耦合线一侧向天线侧看去所获得的回波损耗特性曲线。
图4为表示在本发明的实施例中从连接器一侧向天线侧看去所获得的回波损耗特性曲线。
图5为表示在本发明的实施例中从螺旋状天线辐射出来的高频信号的发射模式特性曲线。
图6A到6E为根据本发明的用于把馈线电路耦合到天线部件耦合线结构的另一实施例的解释图。
图7A到7E为根据本发明的用于把馈线电路耦合到天线部件耦合线结构的另一实施例的解释图。
图8为根据本发明另一个实施例的螺旋状天线的部件分解透视图。
图9为根据本发明又一个实施例的螺旋状天线的部件分解透视图。
图10为根据本发明的天线部件的另一个实施例结构图。
图11A和11B为根据本发明的馈线电路的实施例。
图12为根据本发明位于螺旋状天线的支座上的馈线电路的另一个实施例的剖视图。
图13为图12的侧视图。
图14为根据现有技术的螺旋状天线的频率与回波损耗之间关系的特性曲线图。
图15为根据现有技术的螺旋状天线及其馈线电路的结构图。
具体实施方式
下面参照图1至13具体说明根据本发明螺旋状天线及其生产方法。
图1为根据本发明一个实施例的螺旋状天线的部件分解透视图，图2为根据本发明一个实施例的处于平面状态的天线和连接到所述天线馈线电路的结构图。
在图1和图2中螺旋状天线40上设置有能够覆盖第一频带F1(1.985至2.015GHz)和第二频带F2(2.17到2.2GHz)这两个频带的天线体50，以及由该天线体50所共用的馈线电路60。
如图1和图2所示，所述天线体50上设置有直径约为第一频带F1或第二频带F2的波长的8％和一特定长度，并由聚碳化物等电介材料制成的圆柱体502，以及由聚酰亚胺或类似材料形成并具有平行四边行形状的电介薄片504，所述电介薄片环绕在该圆柱体502的外圆周表面上。
如图2所示，在所述电介薄片504的一个表面上有四条在该电介薄片502的长度方向上延伸并且俯仰角约为69度的四个第一天线部件506以及四条比所述第一天线部件506短的第二天线部件508，它们以一定的间距在该电介薄片504的宽度方向上交替分布，第一天线部件506和第二天线部件508的下部端头位于同一条直线上。
所述第一天线部件506的长度约为第一频带F1的波长的3/4而所述第二天线部件508的长度约为第二频带F2的波长的3/4。
四条分别与相邻的一条第一天线部件506和一条第二天线部件508相电磁耦合的耦合线510形成于对应于第一天线部件506和第二天线部件508的下部端口的电介薄片504的部位上。
所述耦合线510的长度约为第一频带F1或第二频带F2的波长的14％。
耦合线510与第一天线部件506或第二天线部件508之间的间隔约为第一频带F1或第二频带F2波长的1％。
把第一和第二天线部件506和508的长度以及耦合线510的长度设置为所述数值的原因是这样可以在第一和第二频带F1和F2中获得良好的阻抗匹配特性以及在该螺旋状天线的顶部方向可以获得宽的辐射图特性(宽的方向性)。
通过预先在电介薄片504上形成铜箔层并把该铜箔导腐蚀为如图2所示的天线部件图案，在同一工艺过程中同时形成第一天线部件506和第二天线部件508以及耦合线510。
在图1中，在馈线电路60中设置有由铝制成并带有盘602a和垂直于602a上表面的平板602b的基座602、两块附在平板602b的两个表面上的印刷电路板604和606、与基座602的盘602a的下表面相接并与印刷电路板604和606相连接的馈线同轴电缆608、以及位于该同轴电缆608端头处并用于与未示出的发送和接收系统相连接的连接器610。在该电路板604和606上带有由3dB波导管T形接头、微波带状线路以及类似电路组成的分离/合成电路601。
另外，该馈线电路60还设置有由电绝缘材料制成的支座614，该支座支承天线体50并带有四个用于把天线体60的耦合线510连接到印刷电路板604和606上的的连接端612。
这些连接端612穿过支座614并向上和向下突出，该连接端612的突出端被分别焊接到天线体60的耦合线510和印刷电路板604和606的馈线端。
在图2中，该馈线电路60由一个分离/合成电路616、一个分离/合成电路618，以及一个分离/合成电路620构成。其中分离/合成电路616用于把第一频带F1(1.985到2.015GHz)和第二频带F2(2.17到2.2GHz)的高频功率分为两个相位相差180度的高频信号或把两个相位相差180度的高频信号合成为一个高频信号。分离/合成电路618用于把由分离/合成电路616把信号分离后所获得的其中一个高频信号分离为两个相位相差90度的高频信号(0度和-90度)并把它们馈送到天线体50，或把两个从天线体50获得的相位相差90度的高频信号(0度和-90度)合成作一个高频信号。分离/合成电路620用于把由分离/合成电路616把信号分离后所获得的其中一个高频信号分离为两个相位相差90度的高频信号(-180和-270度)并把它们馈送到天线体50，或把两个从天线体50获得的相位相差90度的高频信号(-180度和-270度)合成为一个高频信号。
下面参照图2具体说明按上述方式构成的螺旋状天线的工作过程。
当第一频带F1(1.985到2.015GHz)或第二频带F2(2.17到2.2GHz)的高频信号通过连接器610传输到螺旋状天线时，该高频信号是通过电缆608传输并由安装在印刷电路板604和606上的分离/合成电路616、618和620分配到四个接线端612上。
这时，这些分配到四个接线端上的高频信号的振幅相同，其相位相差90度分别为0度、-90度、-180度和-270度。
该被分为四份的高频信号被通过四个电磁耦合线510馈送到天线部件506和508。
在此，第一频带F1和第二频带F2的高频信号的工作方式互不相同。
也就是说，较低的第一频带F1的高频信号被传送到较长的第一天线部件506，并在其传送过程中向外辐射。
在这种4-线螺旋状天线中，由于回波损耗的频率特性非常狭窄，它的阻抗与较短的第二天线部件508不相匹配，从而该高频信号基本上不被传送到该天线部件上。
因此，对于较低的第一频带F1，只有较长的第一天线部件506处于连接状态。
类似的，较大的第二频带F2的高频信号只被传送到较短的第二天线部件508，并几乎不传送到第一天线部件506。
在由该螺旋状天线40所接收的无线电波中，第一频带F1的无线电波被天线体50的第一天线体506所获得，并且在第一天线部件506中产生的高频信号被依次由分离/合成电路618、620和616所合成并通过电缆608和连接器610馈送到接收系统。
在由该螺旋状天线40所接收的无线电波中，第二频带F2的无线电波被天线体50的第二天线体508所获得，并且在第二天线部件508中产生的高频信号被依次由分离/合成电路618、620和616所合成并被通过电缆608和连接器610馈送到接收系统。
图3为表示从电磁耦合线510一侧向第一和第二天线部件506和508侧看去所获得的回波损耗特性曲线。
在图3中，Δ30表示在1.985GHz频率处的回波损耗，Δ32表示在2.015GHz频率处的回波损耗。
Δ34表示在2.17GHz频率处的回波损耗，Δ36表示在2.2GHz频率处的回波损耗。
如图3所示，该天线可以对在频带1.985到2.015GHz中的信号进行发送和接收，并可以对在频带2.17到2.2GHz中的信号进行发送和接收。
图4为表示从电磁耦合线610一侧向第一和第二天线部件506和508侧看去所获得的回波损耗特性曲线。
在图4中，Δ40表示在1.985GHz频率处的回波损耗，Δ42表示在2.015GHz频率处的回波损耗。
Δ44表示在2.17GHz频率处的回波损耗，Δ46表示在2.2GHz频率处的回波损耗。
图5为表示根据本实施例，从螺旋状天线辐射出来的高频信号的辐射图特性曲线，其中横坐标轴表示与水平平面所成的角(仰角)，纵坐标轴表示无线电波的强度。
在图5中，曲线100表示第一频带F1的辐射图特性曲线，曲线102表示第二频带F2的辐射图特性曲线，如图5所示本实施例的螺旋状天线可以覆盖第一频带F1和第二频带F2。
根据上述实施例，通过利用耦合线510与相邻的第一和第二天线部件506和508的一侧端相电磁耦合，可以覆盖第一频带F1和第二频带F2和使用分别调整为对应于各频带的第一和第二天线部件506和508所共用的功率馈送电路60。
这样，该螺旋状天线可以只采用一个馈线电路60以及一条电缆和一个连接器，从而使得馈线电路部分尺寸变小。
根据本发明的实施例，由于第一和第二天线部件506和508以及耦合线510可以通过对在电介薄片504上的铜箔进行蚀刻而同时形成，从而可以较容易的制造具有上述结构的螺旋状天线。
图6A到6E为根据本发明的用于把馈线电路60耦合到第一和第二天线部件的耦合线510的结构的另一实施例的解释图。
图6A表示把用于将第一天线部件506和第二天线部件508耦合到馈线电路60的耦合线510做成U形的结构，该耦合线带有小于第一和第二天线部件506和508之间的间距的间隔。该U形耦合线510的一个分支与第一天线部件506的一个端头部分之间有一定间距并相电磁耦合，另一个分支与第二天线部件508的一个端头部分之间有一定间距并相电磁耦合。
图6B表示把用于把第一天线部件506和第二天线部件508耦合到馈线电路60的耦合线510做成U形的结构，该耦合线带有等于第一和第二天线部件506和508之间的间距的间隔。该U形耦合线510的一个分支与第一天线部件506的一个端头部分之间有一定间距并相电磁耦合，另一个分支与第二天线部件508的一个端头部分之间有一定间距并相电磁耦合。
图6C表示把用于把第一天线部件506和第二天线部件508耦合到馈线电路60的耦合线510做成L形的结构。该耦合线510的一端直接接到第二天线部件508的一端上，该耦合线510另一端与第一天线部件506的一个端头部分之间有一定间距并相电磁耦合。
图6D表示把用于把第一天线部件506和第二天线部件508耦合到馈线电路60的耦合线510直接电连接到第一和第二天线部件506和508的一端上。
图6E表示与图6D的结构相同的结构，只是在耦合线510的中央有一条长的耦合线。
在这些实施例中的耦合线可以与天线部件同形成于电介薄片的同一表面上。因此，本实施例的优点是通过切除该部件或线路图案的一部分可以方便的调整频率。
图7A到7E为根据本发明的用于把第一和第二天线部件耦合到馈线电路60的耦合线510的结构的另一实施例的解释图。
图7A表示在与形成第一和第二天线部件506和508的电介薄片的表面相对的另一表面上形成用于把第一天线部件506和第二天线部件508耦合到馈线电路60的耦合线510的结构，使其与第一和第二天线部件506和508相对，如虚线所示，从而使该耦合线510与第一和第二天线部件506和508相电磁耦合。
图7B表示在与形成第一和第二天线部件506和508的电介薄片的表面相对的另一表面上，把用于将第一天线部件506和第二天线部件508耦合到馈线电路60的耦合线510做成U形并与第一天线部件506和第二天线部件508的一侧端头相结合的结构，该耦合线带有等于第一和第二天线部件506和508之间的间距的间隔，使其与第一和第二天线部件506和508相对，如虚线所示，从而使该耦合线510与第一和第二天线部件506和508相电磁耦合。
图7C表示在与形成第一和第二天线部件506和508的电介薄片的表面相对的另一表面上，把用于把第一天线部件506和第二天线部件508耦合到馈线电路60的耦合线510做成U形的结构，如虚线所示，该耦合线带有等于第一和第二天线部件506和508之间的间距的间隔，使其与第一和第二天线部件506和508相对，从而使该耦合线510与第一和第二天线部件506和508相电磁耦合。
图7D表示把第二天线部件508一个端部分的508A做成L形，并在与形成第一和第二天线部件506和508的电介薄片的表面相对的另一表面上，形成用于把第一天线部件506和第二天线部件508耦合到馈线电路60的耦合线510的结构，如虚线所示，该耦合线与第一天线部件506的一个端头部分和第二天线部件508的L形端头部分相对，从而使该耦合线510与第一和第二天线部件506和508相电磁耦合。
图7E表示与图7A中所示的结构相同的结构，只是耦合线510与天线部分506和508相邻。
图8表示螺旋状天线的另一个实施例。图8的结构与图1中所示的结构相同，只是该耦合线的结构与图7E所示的结构相同。
图9表示螺旋状天线的又一个实施例。图9的结构与图1中所示的结构相同，只是耦合线510是形成于圆柱体502的外表面上，而天线部分508和506是形成于圆柱体502的内表面上的。
图10为根据本发明的第一天线部件506和第二天线部分508的另一个实施例解释图。如图1、2、6A至6E以及7A至7E中所示，第一天线部分506和第二天线部件508是以相同的固定俯仰角平行排列的。但是，在图10中第一天线部分506和第二天线部件508不相平行，其俯仰角不同。如图10中所示第一天线部分506与水平线(电介薄片504的边缘)形成θ1度倾角。第二天线部件508与水平线形成θ2度倾角。选择θ1和θ2使第一天线部件506和第二天线部件508互不相交。通过把带有天线部分的天线体缠绕在圆柱体上形成的螺旋状天线的俯仰角可以通过改变θ1和θ2进行改变。因此，如果天线部件平行分布则会发生发送频带和接收频带之间的波束倾斜，可以通过改变θ1和θ2对该螺旋状天线的波束倾斜进行补偿。
图11A和11B为图2所示的馈线电路60的实施例的结构图。
在图11A中，形成馈线电路60的分离/合成电路80由连接到馈线端801的第一3dB混合电路802、连接到混合电路802的一输出端并且用于把一个高频信号分为两个高频信号(0度和-90度)或把两个高频信号合成为一个高频信号的第二3dB混合电路804以及通过阻抗为Z0的1/4波长微带线路806连接到第一3dB混合电路802的另一输出端并用于把一高频信号分离为两个高频信号(-180度和-270度)或把它们合成为一个高频信号的第三3dB混合电路808构成。
在图11B中，形成馈线电路60的分离/合成电路82中包括：阻抗为Z0并与馈线端820相连接用于把一高频信号分为相位分别为0度和-90度的两个高频信号或把它们合成一个高频信号的1/4波长线路822、阻抗为Z0并与馈线端820相连接用于把一高频信号分为相位分别为0度和-180度的两个高频信号或把它们合成一个高频信号的1/2波长λg线路824、以及阻抗为Z0并把来自1/2波长微带线路824的高频信号分为相位分别为-180度和-270度的两个高频信号或把它们合成一个高频信号1/4波长λg线路826。
在把这种分离/合成电路80或82合并到螺旋状天线40的情况下，可以获得与图2中所示的相同的作用和效果。
接着参照图12和13说明在螺旋状天线的制作上形成馈线电路60的本发明的另一实施例。
在图12和13中，通过把一个所用频带的部分波长的多个微带线路630结合形成的馈线电路60形成于螺旋状天线的支座614的表面上。
如图1中所示，馈线电路60的微带线路630连接到设置于支座614的某些部位上并向外突出的多个接线端612，所述部位与天线体50的各耦合线510相对。
用于把功率馈送到馈线电路60的连接器632固定于该支座614反面的中央部位，从连接器632穿过该支座614的接线端634从支座614表面突出并连接到馈线电路60的微带线路630。
通过采用与馈线电路60的微带线路630的形成方法相同的预先在支座614表面上形成一层铜箔并蚀刻该铜箔的方法形成该具有图12中所示的图案的微带线路。
也可以用印刷的方法在支座614表面上形成图10中所示的微带线路630的图案。
在具有上述结构的螺旋状天线中，可以省去图1中所示的基座602、印刷电路板604和606以及电缆608，可以缩短整个螺旋状天线的长度，从而可以更容易的减小该螺旋状天线的尺寸并降低成本。
在上述实施例中，尽管在使用人造卫星的移动无线通信系统中螺旋状天线可以覆盖第一频带F1和第二频带F2，但本发明不仅限于此，还可以把本发明运用于两个频带的情况类似的方法使用能够覆盖三个或更多频带的螺旋状天线，但是所用的长度不同的天线部件的种类数相应增加以对应所用的频带。
如上文所述，根据本发明的螺旋状天线，可以覆盖多个频带，并通过把各组对应于各波长的天线部件用耦合线与馈线电路电磁耦合，使对应于各频带的天线部件共用馈线电路。
这样，该螺旋状天线可以只使用一个馈线电路以及一条电缆和一个连接体，从而可以减少馈线电路部分的尺寸。
根据本发明的螺旋状天线，可以容易地减少该螺旋状天线的构成元件并使该螺旋状天线尺寸减小，成本降低。
根据本发明的螺旋状天线的制造方法，可以容易地制造上述螺旋状天线。
Claims (25)
1.一种覆盖多个不同频带的螺旋状天线，其特征在于，其中包括：
具有对应于所述多个不同频带中的一个频带的波长的特定直径以及一特定长度的由电介材料制成的单个圆柱体，
多个交替分布的天线部件，该天线部件带有多个匹配对应于所述各频带的波长的多条导电线并以特定的俯仰角形成于所述圆柱体的表面上，
多条与形成于所述圆柱体上的所述各天线部件相电磁耦合的耦合线。
2.根据权利要求1所述的螺旋状天线，其特征在于，对所述天线部件设置有通过所述耦合线与该天线部件连接的共用馈线电路。
3.根据权利要求1所述的螺旋状天线，其特征在于，一块电介薄片缠绕在所述圆柱体的外圆周表面上，所述多条天线部件和所述多个耦合线形成于所述电介薄片上。
4.根据权利要求1所述的螺旋状天线，其特征在于，所述耦合线的长度被设置为对应于所述各频带的波长。
5.根据权利要求1所述的螺旋状天线，其特征在于，所述耦合线形成于电介薄片上与所述天线部件所在表面相同的一侧表面上。
6.根据权利要求1所述的螺旋状天线，其特征在于，所述耦合线形成于电介薄片上与所述天线部件所在表面相对的另一侧表面上。
7.根据权利要求2所述的螺旋状天线，其特征在于，包括所述天线部件的所述圆柱体由支座所支承，所述馈线电路和所述耦合线通过位于所述支座上的接线端相连接。
8.根据权利要求7所述的螺旋状天线，其特征在于，所述支座设置于所述圆柱体纵向的一端上。
9.根据权利要求8所述的螺旋状天线，其特征在于，所述支座上与所述圆柱体所在表面相对的另一表面上设置一个印刷电路板，所述馈线电路安装于所述印刷电路板上。
10.根据权利要求9所述的螺旋状天线，其特征在于，穿过所述支座的所述接线端设置于该圆柱体和该印刷电路板之间。
11.根据权利要求9所述的螺旋状天线，其特征在于，所述印刷电路板由基座所支承。
12.根据权利要求11所述的螺旋状天线，其特征在于，一条用于把信号馈送到所述馈线电路的电缆设置于所述基座上。
13.根据权利要求12所述的螺旋状天线，其特征在于，所述电缆设置有连接器。
14.根据权利要求2所述的螺旋状天线，其特征在于，所述馈线电路中包括多个用于把一高频信号分离为具有对应于形成所述天线部件的导电线的数目的不同相位的高频信号，或把这些高频信号合成的多个分离/合成电路。
15.根据权利要求14所述的螺旋状天线，其特征在于，所述分离/合成电路由一个混合电路和对应于所使用频带的1/4波长和1/2波长的微带线路组合而成。
16.根据权利要求14所述的螺旋状天线，其特征在于，所述分离/合成电路由分别对应于所使用频带的1/4波长和1/2波长的多个微带线路组合而成。
17.根据权利要求2所述的螺旋状天线，其特征在于，包括所述天线部件的所述圆柱体由支座所支承，所述馈线电路形成在所述支座上，所述馈线电路和所述耦合线通过位于所述支座上的接线端相连接。
18.根据权利要求17所述的螺旋状天线，其特征在于，所述支座上设置有用于把信号馈送到所述馈线电路的连接器。
19.根据权利要求17所述的螺旋状天线，其特征在于，所述馈线电路由多个分别对应于所使用频带的1/4波长和1/2波长的多个微带线路组合而成。
20.一种用于制造能够覆盖多个不同频带的螺旋状天线的方法，其特征在于，其中包括如下步骤：
提供一个由对应于所述频带的一个频带的波长的具有特定直径以及特定长度的电介材料制成的圆柱体的步骤，
提供一个足够覆盖所述圆柱体外圆周表面的电介薄片的步骤，
通过提供多条长度匹配对应于各频带的波长的多组导电线在所述电介薄片上形成多个天线部件，并形成多个用于分别与所述天线部件电磁耦合的耦合线的步骤，以及
把表面上形成所述多个天线部件和所述多条耦合线的所述电介薄片材料环绕在所述圆柱体的外圆周表面上。
21.根据权利要求20所述的制造螺旋状天线的方法，其特征在于，所述多个天线部件和所述多条耦合线形成于处于展平状态的所述电介薄片的表面上。
22.根据权利要求20所述的制造螺旋状天线的方法，其特征在于，所述电介薄片处于展平状态时的形状为平行四边形，这样所述电介薄片可以以特定的俯仰角缠绕在所述圆柱体上。
23.根据权利要求22所述的制造螺旋状天线的方法，其特征在于，所述多个天线部件呈直线状并与所述平行四边形的长边平行，并且相互之间存在一定间距。
24.根据权利要求20所述的制造螺旋状天线的方法，其特征在于，所述的电介薄片表面上具有铜箔，并且所述多个天线部件和所述多条耦合线是通过蚀刻所述铜箔形成的。
25.根据权利要求20所述的制造螺旋状天线的方法，其特征在于，所述多个天线部件和所述多条耦合线是通过在所述电介薄片表面上印刷形成的。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20031203 Termination date: 20121105 |