CN206313125U - 一种低剖面宽波束圆极化天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种低剖面宽波束圆极化螺旋天线。通过四臂螺旋顶馈的方式实现低剖面高增益宽波束的覆盖效果。低剖面宽波束天线由两组双臂螺旋线组成，双臂螺旋线正交之间相位差90°，通过改变天线螺旋臂的结构来产生90°的相位差，实现自相移结构，得到圆极化覆盖效果。一种低剖面宽波束圆极化天线，包括第一铜带1、第二铜带2、第三铜带3、第四铜带4、同轴内导体5、同轴外导体6、介质支撑管8、同轴连接器9以及介质管10。

Description

一种低剖面宽波束圆极化天线

技术领域

本实用新型属于无线通信领域，尤其涉及一种低剖面宽波束圆极化螺旋天线。

背景技术

现有无线通信中圆极化天线有螺旋、偶极子、微带结构等形式，微带结构形式剖面低易于集成但是微带结构形式增益损耗大，能量覆盖效果低，常规螺旋和偶极子形式覆盖效果好但是剖面过大不易于载体共形。随着通信的发展，迫切需要低剖面宽波束天线与载体共形安装，同时保证高增益，不影响覆盖效果。根据现有的需求，设计一种低剖面宽波束天线实现宽波束的覆盖效果，且剖面低、结构简单可靠易于共形。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种低剖面宽波束圆极化螺旋天线。通过四臂螺旋顶馈的方式实现低剖面高增益宽波束的覆盖效果。低剖面宽波束天线由两组双臂螺旋线组成，双臂螺旋线正交之间相位差90°，通过改变天线螺旋臂的结构来产生90°的相位差，实现自相移结构，得到圆极化覆盖效果；馈电采用缝隙巴伦的形式，在同轴外导体的末端对称切开两条λ/4长的缝隙制作而成，四臂螺旋线的两条螺旋铜带与同轴线外导体相连，而另外两条螺旋铜带同时与同轴线内导体和外导体相连，因此同轴外导体外壳没有电流，保证了馈电电流的对称性。

一种低剖面宽波束圆极化天线，包括第一铜带1、第二铜带2、第三铜带3、第四铜带4、同轴内导体5、同轴外导体6、介质支撑管8、同轴连接器9以及介质管10；

所述同轴外导体6为中空圆筒，且圆筒沿轴向对称开有两条长度为λ/4的缝隙；其中λ为低剖面宽波束圆极化天线的工作波长；

所述同轴内导体5为柱状，并采用一体加工形式直接穿插在同轴外导体6中间；

所述同轴内导体5和同轴外导体6置于介质支撑管8内部；

所述同轴内导体5和同轴外导体6的底部均与同轴连接器9连接；

所述同轴内导体5与同轴连接器9之间采用用介质管10固定，保证同轴内导体在5在同轴连接器9的中心；

所述第一铜带1、第二铜带2、第三铜带3以及第四铜带4分别螺旋缠绕在介质支撑管8的外壁上；其中第一铜带1与第四铜带4之间通过螺距及旋转圈数不同实现自相移为90°的相位差；所述第二铜带2位于第四铜带4以介质支撑管8的中心轴为轴旋转180°的位置；所述第三铜带3位于第一铜带1以介质支撑管8的中心轴为轴旋转180°的位置；同时第一铜带1和第三铜带3的螺旋直径、螺距以及旋转圈数均相同，第二铜带2和第四铜带4的螺旋直径、螺距以及旋转圈数均相同；

所述第一铜带1、第四铜带4的顶端分别与同轴内导体5和同轴外导体6同时连接；

所述第二铜带2、第三铜带3的顶端与同轴外导体6连接。

一种低剖面宽波束圆极化天线，还包括安装板7，其中安装板7由圆环平板和中空圆柱一体加工形成；所述同轴连接器9安装在安装板7中空圆柱的下端，介质支撑管8固定在安装板7的上端；所述同轴内导体5和同轴外导体6伸出安装板7下端的部分容纳于中空圆柱的内部。

所述介质支撑管8外径27mm，内径24mm。

所述第一铜带1、第二铜带2、第三铜带3以及第四铜带4的宽度均为2mm，厚度均为0.5mm。

所述第一铜带1和第三铜带3的螺旋直径为27mm，螺距为39.33mm，旋转圈数为0.48圈。

所述第二铜带2和第二铜带4的螺旋直径为27mm，螺距为33.54mm，旋转圈数为0.55圈。

所述第一铜带1、第二铜带2、第三铜带3以及第四铜带4的末端通过螺钉或者胶粘在安装板7上；同时四根铜带采用胶粘方式固定在介质支撑管8外壁上；四根铜带与同轴内导体5、同轴外导体6采用焊接的方式固连。

所述第一铜带1、第二铜带2、第三铜带3、第四铜带4、同轴内导体5以及同轴外导体6为铜或者导电率良好的金属材质；安装板7材质为铝；介质支撑管8为石英玻璃纤维材料；同轴连接器9为铜，介质管10为聚四氟乙烯。

所述同轴内导体5和同轴外导体6的阻值在工作波段上满足50Ω的阻抗匹配，且同轴内导体5为同轴馈电。

所述同轴外导体6的中空圆筒两侧的缝隙长度为35mm。

有益效果：

1、本实用新型的低剖面宽波束天线由两组双臂螺旋铜带组成，双臂螺旋铜带正交相位差90°，通过改变天线螺旋铜带的螺旋直径、螺距以及旋转圈数等结构来产生90°的相位差，实现自相移结构，得到圆极化覆盖效果；因此在保证增益的前提下大大降低天线的剖面高度，实现天线的小型化，减少安装空间，实现与载体的共形安装，同时保证较高的增益不增加系统的功耗。

2、同轴外导体两侧对称开有两条长度为λ/4的缝隙，两条螺旋铜带与同轴外导体相连，而另外两条螺旋铜带同时与同轴内导体和同轴外导体相连，因此同轴外导体外壳没有电流，保证了馈电电流的对称性。

3、安装板的圆环平板和中空圆柱相结合的结构，使得满足同轴外导体缝隙长度要求的同时，在安装板的圆环平板以上高度仅为26.5mm，减少安装的高度和空间；同时使得低剖面宽波束天线在方位360°俯仰0～60°以内增益大于等于1.5dBi，0～70°以内增益大于-0.1dBi。

附图说明

图1为本实用新型的低剖面宽波束圆极化天线外部示意图；

图2为本实用新型的低剖面宽波束圆极化天线内部示意图；

1-第一铜带、2-第二铜带、3-第三铜带、4-第四铜带、5-同轴内导体、6-同轴外导体、7-安装板、8-介质支撑管、9-同轴连接器以及10-介质管。

具体实施方式

下面利用具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细说明。本实用新型以S频段为例进行说明，设计了一种低剖面宽波束左旋圆极化天线，并给出相关参数，该尺寸仅适用于S频段。本实用新型还可以根据需要修改参数设计成右旋圆极化或者X波段以下圆极化天线。

如图1所示为本实用新型的低剖面宽波束圆极化天线外部示意图。一种低剖面宽波束圆极化天线，包括安装板7以及固定在安装板7上的第一铜带1、第二铜带2、第三铜带3、第四铜带4、同轴内导体5、同轴外导体6、介质支撑管8以及同轴连接器9；

所述安装板7由圆环平板和中空圆柱一体加工形成，其中圆环圆心与中空圆柱中心轴共轴；方位360°俯仰0～60°以内的增益大于等于1.5dBi，0～70°以内的增益大于-0.1dBi。

所述同轴连接器9安装在安装板7中空圆柱的下端，介质支撑管8固定在安装板7圆环平板的上端；

所述同轴外导体6为中空圆筒，且圆筒沿轴向对称开有两条长度为λ/4的缝隙；其中λ为低剖面宽波束圆极化天线的工作波长；

所述同轴内导体5为柱状，并采用一体加工形式直接穿插在同轴外导体6中间；

所述同轴内导体5和同轴外导体6置于整个介质支撑管8的内部，同时同轴内导体5和同轴外导体6伸出安装板7下端的部分容纳于中空圆柱的内部，且同轴内导体5和同轴外导体6的底部均与同轴连接器9连接；所述同轴内导体5与同轴连接器9之间采用用介质管10固定，保证同轴内导体在5在同轴连接器9的中心；

其中低剖面宽波束圆极化天线采用顶部同轴馈电的方式馈电；

所述第一铜带1、第二铜带2、第三铜带3、第四铜带4宽度与厚度相同，并按逆时针方向分别螺旋缠绕在介质支撑管8的外壁上；其中第一铜带1与第四铜带4之间通过螺距及旋转圈数不同实现自相移为90°的相位差；所述第二铜带2位于第四铜带4以介质支撑管8的中心轴为轴旋转180°的位置；所述第三铜带3位于第一铜带1以介质支撑管8的中心轴为轴旋转180°的位置；同时第一铜带1和第三铜带3的螺旋直径、螺距以及旋转圈数均相同，第二铜带2和第四铜带4的螺旋直径、螺距以及旋转圈数均相同；

如图2所示为本实用新型的低剖面宽波束圆极化天线内部示意图。所述第一铜带1和第四铜带4的顶端通过介质支撑管8外壁上的小孔分别与同轴馈电的同轴内导体5、同轴外导体6同时连接；

所述第二铜带2和第三铜带3的顶端通过介质支撑管8外壁上的小孔与同轴外导体6连接。

所述介质支撑管8外径27mm，内径24mm。

所述第一铜带1、第二铜带2、第三铜带3以及第四铜带4的宽度为2mm，厚度为0.5mm。

所述第一铜带1和第三铜带3的螺旋直径为27mm，螺距为39.33mm，旋转圈数为0.48圈。

所述第二铜带2和第四铜带4的螺旋直径为27mm，螺距为33.54mm，旋转圈数为0.55圈。

所述所述安装板7直径为54mm，安装板7圆环平板以上的高度为26.5mm。

所述第一铜带1、第二铜带2、第三铜带3以及第四铜带4的末端通过螺钉或者胶粘在安装板7上；同时第一铜带1、第二铜带2、第三铜带3以及第四铜带4采用胶粘方式固定在介质支撑管8外壁上；第一铜带1、第二铜带2、第三铜带3、第四铜带4、同轴内导体5以及同轴外导体6的连接采用焊接的方式；

所述第一铜带1、第二铜带2、第三铜带3、第四铜带4、同轴内导体5以及同轴外导体6为铜或者导电率良好的金属材质；安装板7材质为铝；介质支撑管8为石英玻璃纤维材料。

所述同轴内导体5和同轴外导体6的阻值在工作波段上满足50Ω的阻抗匹配。

所述同轴外导体6的中空圆筒两侧的缝隙长度为35mm。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，可以根据需要修改参数设计成右旋圆极化或者X波段以下圆极化天线，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种低剖面宽波束圆极化天线，其特征在于，包括第一铜带(1)、第二铜带(2)、第三铜带(3)、第四铜带(4)、同轴内导体(5)、同轴外导体(6)、介质支撑管(8)、同轴连接器(9)以及介质管(10)；

所述同轴外导体(6)为中空圆筒，且圆筒沿轴向对称开有两条长度为λ/4的缝隙；其中λ为低剖面宽波束圆极化天线的工作波长；

所述同轴内导体(5)为柱状，并采用一体加工形式直接穿插在同轴外导体(6)中间；

所述同轴内导体(5)和同轴外导体(6)置于介质支撑管(8)内部；

所述同轴内导体(5)和同轴外导体(6)的底部均与同轴连接器(9)连接，且同轴内导体(5)用介质管(10)固定在同轴连接器(9)中间；

所述第一铜带(1)、第二铜带(2)、第三铜带(3)以及第四铜带(4)分别螺旋缠绕在介质支撑管(8)的外壁上；其中第一铜带(1)与第四铜带(4)之间通过螺距及旋转圈数不同实现自相移为90°的相位差；所述第二铜带(2)位于第四铜带(4)以介质支撑管(8)的中心轴为轴旋转180°的位置；所述第三铜带(3)位于第一铜带(1)以介质支撑管(8)的中心轴为轴旋转180°的位置；同时第一铜带(1)和第三铜带(3)的螺旋直径、螺距以及旋转圈数均相同，第二铜带(2)和第四铜带(4)的螺旋直径、螺距以及旋转圈数均相同；

所述第一铜带(1)、第四铜带(4)的顶端分别与同轴内导体(5)和同轴外导体(6)同时连接；

所述第二铜带(2)、第三铜带(3)的顶端与同轴外导体(6)连接。

2.如权利要求1所述的一种低剖面宽波束圆极化天线，其特征在于，还包括安装板(7)，其中安装板(7)由圆环平板和中空圆柱一体加工形成；所述同轴连接器(9)安装在安装板(7)中空圆柱的下端，介质支撑管(8)固定在安装板(7)的上端；所述同轴内导体(5)和同轴外导体(6)伸出安装板(7)下端的部分容纳于中空圆柱的内部。

3.如权利要求1所述的一种低剖面宽波束圆极化天线，其特征在于，所述介质支撑管(8)外径27mm，内径24mm。

4.如权利要求1所述的一种低剖面宽波束圆极化天线，其特征在于，所述第一铜带(1)、第二铜带(2)、第三铜带(3)以及第四铜带(4)的宽度均为2mm，厚度均为0.5mm。

5.如权利要求1所述的一种低剖面宽波束圆极化天线，其特征在于，所述第一铜带(1)和第三铜带(3)的螺旋直径为27mm，螺距为39.33mm，旋转圈数为0.48圈。

6.如权利要求1所述的一种低剖面宽波束圆极化天线，其特征在于，所述第二铜带(2)和第二铜带(4)的螺旋直径为27mm，螺距为33.54mm，旋转圈数为0.55圈。

7.如权利要求6所述的一种低剖面宽波束圆极化天线，其特征在于，所述第一铜带(1)、第二铜带(2)、第三铜带(3)以及第四铜带(4)的末端通过螺钉或者胶粘在安装板(7)上；同时四根铜带采用胶粘方式固定在介质支撑管(8)外壁上；四根铜带与同轴内导体(5)、同轴外导体(6)采用焊接的方式固连。

8.如权利要求6所述的一种低剖面宽波束圆极化天线，其特征在于，所述第一铜带(1)、第二铜带(2)、第三铜带(3)、第四铜带(4)、同轴内导体(5)以及同轴外导体(6)为铜或者导电率良好的金属材质；安装板(7)材质为铝；介质支撑管(8)为石英玻璃纤维材料。

9.如权利要求1或6所述的一种低剖面宽波束圆极化天线，其特征在于，所述同轴内导体(5)和同轴外导体(6)的阻值在工作波段上满足50Ω的阻抗匹配，且同轴内导体(5)为同轴馈电。

10.如权利要求1或6所述的一种低剖面宽波束圆极化天线，其特征在于，所述同轴外导体(6)的中空圆筒两侧的缝隙长度为35mm。