CN114784490A - 一种双频四臂螺旋天线及包含该天线的手持终端 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种双频四臂螺旋天线及包含该天线的手持终端，该双频四臂螺旋天线包括四个螺旋天线组，螺旋天线组包括第一辐射螺旋线、第二辐射螺旋线、相位调制器及信号传输组件；信号传输组件包括信号收发器及信号传输线，信号传输线的一端与信号收发器相连，另一端与第一辐射螺旋线相连，信号传输线与第一辐射螺旋线相连的端部与相位调制器的一端相连；相位调制器的另一端与第二辐射螺旋线相连，第一辐射螺旋线和第二辐射螺旋线相对间隔设置，第一辐射螺旋线的螺距与第二辐射螺旋线的螺距不同。本申请提供的双频四臂螺旋天线通过相位调制器对第二辐射螺旋线上的电流进行了相位调整，且两个辐射螺旋线上的螺距不同，减小了天线的信号串扰。

Description

一种双频四臂螺旋天线及包含该天线的手持终端

技术领域

本申请涉及无线通信天线技术领域，尤其涉及一种双频四臂螺旋天线及包含该天线的手持终端。

背景技术

北斗、卫通等通信技术的兴起，使手持终端实现卫星通信变为可能。手持终端上的天线性能在一定程度上决定了终端的通信质量及用户体验。传统卫星通信终端采用的鹅颈天线、四臂螺旋棒状天线具有一体成型、波束宽、圆极化性能突出等优势，成为此类终端上主要使用的天线类型。以宽波束四臂螺旋天线为天线单元的大角度扫描的相控阵天线在动中通等使用场景中也被广泛使用。

但传统双频四臂螺旋天线上的螺旋线螺距一致或相似，采用位移的布局方式，将两组四臂螺旋线物理上区分，实现双频功能。受到天线整体圆柱半径及高度的限制，两组螺旋线物理空间的距离并不会较大。因此，两组螺旋线会引入强烈的相互干扰。这类天线一方面通常至少需要牺牲一个频点的工作带宽或辐射效率，另一方面由于螺距差值的调整范围不会较大(否则螺旋线会相交)，工作在不同频点的时候，天线辐射波束宽度会有较大差异，如低频波束窄，高频波束宽等现象。这些问题严重限制了双频四臂螺旋天线的性能指标。

此外，得益于四臂螺旋天线具有较大的辐射波束宽度，将其使用在大角度扫描的相控阵天线具有明显优势。但正是由于四臂螺旋天线具有较大的辐射波束宽度，相控阵天线阵列中天线单元的耦合也变得愈发严重。相控阵天线波束扫描时由于这种耦合也会引入天线方向图变异、极化性能恶化、实际增益下降等现象。导致四臂螺旋相控阵天线的具体使用效果不佳。

因此，亟需提出一种新的技术方案来解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本申请提供一种双频四臂螺旋天线及包含该天线的手持终端，以解决传统双频四臂螺旋天线在使用过程中存在自身干扰耦合，天线性能不佳的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一方面，本申请提供一种双频四臂螺旋天线，包括四个螺旋天线组，所述螺旋天线组包括第一辐射螺旋线、第二辐射螺旋线、相位调制器及信号传输组件；

所述信号传输组件包括信号收发器及信号传输线，所述信号传输线的一端与所述信号收发器相连，另一端与所述第一辐射螺旋线相连，所述信号传输线与所述第一辐射螺旋线相连的端部与所述相位调制器的一端相连；

所述相位调制器的另一端与所述第二辐射螺旋线相连，所述第一辐射螺旋线和第二辐射螺旋线相对间隔设置，所述第一辐射螺旋线的螺距与所述第二辐射螺旋线的螺距不同；

所述相位调制器上设置有接地件。

上述技术方案优选的，该双频四臂螺旋天线还包括局部信号屏蔽结构，所述局部信号屏蔽结构为壳体结构，所述壳体结构具有内腔及与所述内腔连通的开口，所述螺旋天线组安装在所述内腔的底壁上，且所述第一辐射螺旋线和第二辐射螺旋线自所述开口向外延伸。

优选的，所述壳体结构的侧壁上设置有若干个高频漏波槽，若干个所述高频漏波槽靠近所述开口，若干个所述高频漏波槽沿所述内腔的径向方向均匀设置一圈；相邻两个所述高频漏波槽之间的壳体侧壁形成低频屏蔽壁；位于所述高频漏波槽下方的壳体侧壁形成高频屏蔽壁。

优选的，所述接地件为金属件，所述金属件与所述局部信号屏蔽结构的内腔的底壁相连。

优选的，所述局部信号屏蔽结构为柱状壳体结构。

优选的，所述信号传输线包括金属片，所述金属片的一端同时与所述第一辐射螺旋线和所述相位调制器相连，所述金属片的另一端与所述信号收发器相连。

优选的，所述信号收发器包括信号接收端和信号发射端，所述信号接收端用以接收外界信号且将接收到的信号传输至所述信号发射端，所述信号发射端用以将接收的信号分别发送至所述第一辐射螺旋线和所述相位调制器；所述信号经所述相位调制器进行相位调制后被传输至所述第二辐射螺旋线，所述第一辐射螺旋线上的电流相位与所述第二辐射螺旋线上的电流相位形成相位差。

优选的，所述相位调制器包括相位调整网络，所述相位调整网络由T形网络构成，或，所述相位调整网络由Π形网络构成；所述接地件设置在所述相位调整网络上。

另一方面，基于上述的双频四臂螺旋天线，本申请还提供一种手持终端。该手持终端包括手持终端壳体，所述手持终端还包括上述的双频四臂螺旋天线，所述双频四臂螺旋天线固定安装在所述手持终端壳体上。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

1、本申请提供的双频四臂螺旋天线包括螺旋天线组，该螺旋天线组包括第一辐射螺旋线、第二辐射螺旋线、相位调制器及信号传输组件，信号由信号传输组件输入后分别传输给第一辐射螺旋线和相位调制器，相位调制器与第二辐射螺旋线连接，实现将信号传输组件输出的两路信号分别供给第一辐射螺旋线和第二辐射螺旋线的目的。由于第二辐射螺旋线经过相位调制器进行了相位调整，其上的电流相位与第一辐射螺旋线的电流相位有较大差异，进而避免第一辐射螺旋线和第二辐射螺旋线的信号串扰。此外，第一辐射螺旋线的螺距和第二辐射螺旋线的螺距具有差异性，可进一步减小二者互绕。

2、为降低传统四臂螺旋相控阵天线波束扫描时由于天线单元间耦合引入的天线方向图变异、极化性能恶化、实际增益下降等问题，本申请提供的双频四臂螺旋天线还设置有局部信号屏蔽结构，在确保天线辐射波束宽度没有明显降低的前提下，可有效降低天线单元之间干扰。该局部信号屏蔽结构的内腔底部与螺旋天线组的接地件连接，局部信号屏蔽结构上开有高频漏波槽，低频信号无法通过该高频漏波槽，高频信号会被高频屏蔽壁屏蔽。因此，该局部信号屏蔽结构具有双频特性，与四臂螺旋天线配匹，可更好实现双频性能。

3、本申请提供的相位调整网络可由T形或Π形网络构成，该T形或Π形网络上设置有接地金属件，可避免T形或Π形网络对第二辐射螺旋线阻抗产生较大影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为传统双频四臂螺旋天线的平面展开示意图；

图2为一种实施例中本申请提供的双频四臂螺旋天线的平面展开示意图；

图3为一种实施例中本申请提供的局部信号屏蔽结构的立体结构示意图；

图4为一种实施例中本申请提供的双频四臂螺旋天线的平面展开示意图，图示的双频四臂螺旋天线包括局部信号屏蔽结构和设置在该屏蔽结构内的四个螺旋天线组；

图5为一种实施例中将本申请提供的双频四臂螺旋天线进行阵列的阵列状态示意图，图示的一个双频四臂螺旋天线包括局部信号屏蔽结构和设置在该屏蔽结构内的四个螺旋天线组。

附图标记说明：

100、双频四臂螺旋天线；

200、螺旋天线组；

210、第一辐射螺旋线；

220、第二辐射螺旋线；

230、相位调制器；231、接地件；

240、信号传输组件；241、信号收发器；242、信号传输线；

300、局部信号屏蔽结构；310、高频漏波槽；320、低频屏蔽壁；330、高频屏蔽壁；

400、双频四臂螺旋天线。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

实施例一

传统四臂螺旋天线采用四根具有90°相位差的自螺旋天线，一体成型。该类型天线圆极化效果佳，辐射波束范围大，成为手持卫星通信终端的主流天线类型。通常，具有上下行卫星通信功能的终端具有收发两个工作频率。为实现双频工作性能，将传统四臂螺旋天线再加载一副螺距一致或相似，位置旋转的另一组四臂螺旋天线。参见图1，为传统双频四臂螺旋天线的一种平面展开示意图。可由图见，传统双频四臂螺旋天线具有四个天线组，每个天线组包括信号源1、相对设置的两个螺旋天线2，两个螺旋天线的螺旋线的螺距基本一致或相似。传统双频四臂螺旋天线采用位移的布局方式，将两组四臂螺旋线物理上区分，实现双频功能。但这种双频四臂螺旋天线工作在不同频点的时候，天线辐射波束宽度会有较大差异，如低频波束窄，高频波束宽等现象。这些严重限制了双频四臂螺旋天线的性能指标。

传统的双频四臂螺旋天线包括采用两个单频四臂螺旋上下叠层的方式制作或采用两个单频四臂螺旋内外嵌套的方式制作。通过两个单频螺旋天线上下叠层方式实现的双频四臂螺旋天线，不但增加天线的体积，同时调试难度加大，以及两频段间的相互影响较大，造成天线增益较低，带宽较窄。通过两个单频四臂螺旋内外嵌套方式实现的双频四臂螺旋天线，虽然天线的尺寸没有增加，但其辐射效果较差，且两频段间的相互影响较大，造成天线增益较低，带宽较窄。

为了解决现有技术中的问题，本申请提供一种双频四臂螺旋天线100。参见图2，该双频四臂螺旋天线100包括四个螺旋天线组200。每个螺旋天线组200包括第一辐射螺旋线210、第二辐射螺旋线220、相位调制器230及信号传输组件240。信号传输组件240至少包括信号收发器241及信号传输线242，信号传输线242的一端与信号收发器241相连，另一端与第一辐射螺旋线210相连，信号传输线242与第一辐射螺旋线210相连的端部还与相位调制器230的一端相连。在一种实施例中，信号传输线242为金属片。相位调制器230的另一端与第二辐射螺旋线220相连。信号由信号传输组件240输入后分别传输给第一辐射螺旋线210和相位调制器230，相位调制器230与第二辐射螺旋线220连接，实现将信号传输组件240输出的两路信号分别供给第一辐射螺旋线210和第二辐射螺旋线220的目的。

在一种实施例中，信号收发器241包括信号接收端和信号发射端，信号接收端用以接收外界信号且将接收到的信号传输至信号发射端，信号发射端用以将接收的信号分别发送至第一辐射螺旋线210和相位调制器230；信号经相位调制器230进行相位调制后被传输至第二辐射螺旋线220，第一辐射螺旋线210上的电流相位与第二辐射螺旋线220上的电流相位形成相位差。由于第二辐射螺旋线220经过相位调制器230进行了相位调整，其上的电流相位与第一辐射螺旋线210的电流相位有较大差异，进而避免第一辐射螺旋线210和第二辐射螺旋线220的信号串扰。

在一种实施例中，第一辐射螺旋线210和第二辐射螺旋线220相对间隔设置，第一辐射螺旋线210的螺距与第二辐射螺旋线220的螺距不同。第一辐射螺旋线210的螺距和第二辐射螺旋线220的螺距具有差异性，可进一步减小二者互绕。

在一种实施例中，相位调制器230上设置有接地件231，接地件231为金属件。相位调制器230包括相位调整网络，相位调整网络由T形网络构成，或，相位调整网络由Π形网络构成。接地件231设置在相位调整网络上，可避免T形或Π形网络对第二辐射螺旋线220阻抗产生较大影响。

基于本实施例提供的双频四臂螺旋天线100，本申请实施例还提供一种手持终端。该手持终端包括手持终端壳体，手持终端还包括上述的双频四臂螺旋天线100，双频四臂螺旋天线100固定安装在手持终端壳体上。

实施例二

基于上述实施例一提供的双频四臂螺旋天线100，本申请还提供另一种双频四臂螺旋天线400。参见图3和图4，该双频四臂螺旋天线400在实施例一提供的双频四臂螺旋天线100的基础上设置有局部信号屏蔽结构300。

在一种实施例中，参见图3，该局部信号屏蔽结构300为柱状壳体结构，壳体结构具有内腔及与内腔连通的开口，双频四臂螺旋天线100的螺旋天线组200安装在内腔的底壁上，且第一辐射螺旋线210和第二辐射螺旋线220自开口向外延伸。

在一种实施例中，继续参见图3，壳体结构的侧壁上设置有若干个高频漏波槽310，若干个高频漏波槽310靠近开口，若干个高频漏波槽310沿内腔的径向方向均匀设置一圈；相邻两个高频漏波槽310之间的壳体侧壁形成低频屏蔽壁320；位于高频漏波槽310下方的壳体侧壁形成高频屏蔽壁330。

在一种实施例中，参见图4，实施例一提供的双频四臂螺旋天线100的螺旋天线组200的接地件231与局部信号屏蔽结构300的内腔的底壁相连。

本实施例提供的双频四臂螺旋天线400上设置有局部信号屏蔽结构300，在确保天线辐射波束宽度没有明显降低的前提下，可有效降低天线单元之间干扰。该局部信号屏蔽结构300的内腔底部与螺旋天线组200的接地件231连接，局部信号屏蔽结构300上开有高频漏波槽310，低频信号无法通过该高频漏波槽310，高频信号会被高频屏蔽壁330屏蔽。因此，该局部信号屏蔽结构300具有双频特性，与四臂螺旋天线配匹，可更好实现双频性能。本实施例提供的双频四臂螺旋天线400解决了传统四臂螺旋相控阵天线波束扫描时由于天线单元间耦合引入的天线方向图变异、极化性能恶化、实际增益下降的问题。

可参见图5，为一种实施例中将本申请实施例提供的双频四臂螺旋天线400进行阵列的阵列状态示意图。该天线阵列具有相位调整网络及局部信号屏蔽结构。

基于本实施例提供的双频四臂螺旋天线400，本申请实施例还提供一种手持终端。该手持终端包括手持终端壳体，手持终端还包括上述的双频四臂螺旋天线400，双频四臂螺旋天线400固定安装在手持终端壳体上。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种双频四臂螺旋天线，其特征在于，包括四个螺旋天线组(200)，所述螺旋天线组(200)包括第一辐射螺旋线(210)、第二辐射螺旋线(220)、相位调制器(230)及信号传输组件(240)；

所述信号传输组件(240)包括信号收发器(241)及信号传输线(242)，所述信号传输线(242)的一端与所述信号收发器(241)相连，另一端与所述第一辐射螺旋线(210)相连，所述信号传输线(242)与所述第一辐射螺旋线(210)相连的端部与所述相位调制器(230)的一端相连；

所述相位调制器(230)的另一端与所述第二辐射螺旋线(220)相连，所述第一辐射螺旋线(210)和第二辐射螺旋线(220)相对间隔设置，所述第一辐射螺旋线(210)的螺距与所述第二辐射螺旋线(220)的螺距不同；

所述相位调制器(230)上设置有接地件(231)。

2.根据权利要求1所述的双频四臂螺旋天线，其特征在于，还包括局部信号屏蔽结构(300)，所述局部信号屏蔽结构(300)为壳体结构，所述壳体结构具有内腔及与所述内腔连通的开口，所述螺旋天线组(200)安装在所述内腔的底壁上，且所述第一辐射螺旋线(210)和第二辐射螺旋线(220)自所述开口向外延伸；

所述壳体结构的侧壁上设置有若干个高频漏波槽(310)，若干个所述高频漏波槽(310)靠近所述开口，若干个所述高频漏波槽(310)沿所述内腔的径向方向均匀设置一圈；

相邻两个所述高频漏波槽(310)之间的壳体侧壁形成低频屏蔽壁(320)；

位于所述高频漏波槽(310)下方的壳体侧壁形成高频屏蔽壁(330)。

3.根据权利要求2所述的双频四臂螺旋天线，其特征在于，所述接地件(231)为金属件，所述金属件与所述局部信号屏蔽结构(300)的内腔的底壁相连；

所述局部信号屏蔽结构(300)为柱状壳体结构。

4.根据权利要求1所述的双频四臂螺旋天线(100)，其特征在于，所述信号传输线(242)包括金属片，所述金属片的一端同时与所述第一辐射螺旋线(210)和所述相位调制器(230)相连，所述金属片的另一端与所述信号收发器(241)相连。

5.根据权利要求1所述的双频四臂螺旋天线，其特征在于，所述信号收发器(241)包括信号接收端和信号发射端，所述信号接收端用以接收外界信号且将接收到的信号传输至所述信号发射端，所述信号发射端用以将接收的信号分别发送至所述第一辐射螺旋线(210)和所述相位调制器(230)；

所述信号经所述相位调制器(230)进行相位调制后被传输至所述第二辐射螺旋线(220)，所述第一辐射螺旋线(210)上的电流相位与所述第二辐射螺旋线(220)上的电流相位形成相位差。

6.根据权利要求1所述的双频四臂螺旋天线，其特征在于，所述相位调制器(230)包括相位调整网络，所述相位调整网络由T形网络构成，或，所述相位调整网络由Π形网络构成；

所述接地件(231)设置在所述相位调整网络上。

7.一种手持终端，包括手持终端壳体，其特征在于：所述手持终端还包括如权利要求1所述的双频四臂螺旋天线(100)，所述双频四臂螺旋天线(100)固定安装在所述手持终端壳体上。

8.一种手持终端，包括手持终端壳体，其特征在于：所述手持终端还包括如权利要求2所述的双频四臂螺旋天线(100)，所述双频四臂螺旋天线(100)固定安装在所述手持终端壳体上。

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