CN206506019U - 一种双频段高增益的四臂螺旋天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种双频段高增益的四臂螺旋天线，包括同轴线，所述同轴线上部套设套筒巴伦，还设有围绕同轴线旋转设置的螺旋臂，所述螺旋臂包括第一螺旋臂、第二螺旋臂、第三螺旋臂和第四螺旋臂，所述第一螺旋臂和第二螺旋臂上端连接同轴线的外导体接地，所述第三螺旋臂和第四螺旋臂上端连接同轴线的内芯馈电。具有平衡馈电特性，提高了环境的适用性，结合四臂螺旋天线的自相移特性、顶部开路、套筒巴伦顶部馈电、以及螺旋臂长度调节等结构设置，实现四臂螺旋天线的完全圆极化。同时对螺旋臂的长短设置使得天线工作在双频段，具有高增益的性能，实现收发一体的功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及四臂螺旋天线，特别涉及一种双频段高增益的四臂螺旋天线。
背景技术
天线随着科技的发展占据着越来越重要的地位。它作为实现无线电应用的关键设备，随着航天、气象、雷达及定位等无线电应用系统的发展而实现着重要作用。随着中国北斗卫星的发射，天线在我们的生活和工作中也得到了广泛的应用，目前的四臂螺旋天线只能做到近似圆极化，需要通过增加其它部件增强其圆极化。
实用新型内容
本实用新型旨在解决上述问题，而提供一种具有完全圆极化特性的双频段高增益的四臂螺旋天线。
为解决上述问题，本实用新型提供了一种双频段高增益的四臂螺旋天线，包括同轴线，所述同轴线上部套设套筒巴伦，还设有围绕同轴线旋转设置的螺旋臂，所述螺旋臂包括第一螺旋臂、第二螺旋臂、第三螺旋臂和第四螺旋臂，所述第一螺旋臂和第二螺旋臂上端连接同轴线的外导体接地，所述第三螺旋臂和第四螺旋臂上端连接同轴线的内芯馈电。
将套筒巴伦只设置于同轴线的上段，套筒巴伦通过同轴线馈电，保证只在上方馈电，减少天线之间的相互影响。通过第一螺旋臂和第二螺旋臂连接同轴线的外导体接地，通过第三螺旋臂和第四螺旋臂上端连接同轴线的内芯馈电，可使电流在同轴线内外导体有相同的振幅和相反的相位，所以第一螺旋臂与第三螺旋臂可准确产生180度相位差，结合螺旋臂结构的自相移特性，第一螺旋臂和第四螺旋臂、第二螺旋臂和第三螺旋臂之间又可产生90度的相位差，故每两个相邻的螺旋臂之间均会准确地产生90度的相移，从而实现了天线的完全圆极化。
优选的，所述第一螺旋臂、第二螺旋臂、第三螺旋臂和第四螺旋臂分别为四分之一波长的奇数倍。且四臂螺旋天线的顶端为开路设置，因此,电流可以限制在巴伦边缘,这样就形成开路的平衡-不平衡变换结构，这种结构不仅达到了一种平衡的馈电,而且提高了环境的适应性。
优选的，所述套筒巴伦和同轴线设置于介质柱体的中心轴，所述螺旋臂贴附于介质柱体的表面。介质柱体用于固定套筒巴伦、同轴线和螺旋臂，同时不影响天线性能。
优选的，所述螺旋臂的下端贴附介质柱体悬空设置。
优选的，所述第一螺旋臂和第三螺旋臂的长度均短于第二螺旋臂和第四螺旋臂的长度。第一螺旋臂和第三螺旋臂对应下行频段，第二螺旋臂和第四螺旋臂对应上行频段，将第一螺旋臂和第三螺旋臂的长度设置为短于第二螺旋臂和第四螺旋臂的长度，实现双频段功能。
优选的，所述第一螺旋臂和第三螺旋臂的长度短于B3频点的谐振长度，从而产生感性输入阻抗，通过调节其长度使之产生一个+45度的相位偏移，所述第二螺旋臂和第四螺旋臂的长度长于B3频点的谐振长度，从而产生容性输入阻抗，通过调节其长度使之产生一个-45度的相位偏移，这样天线的两个臂之间就会产生90度的相位差，形成圆极化。通过天线本身具有这种自相移结构特性使得天线具有圆极化特性，由于天线不需要添加其它的移相结构，可以大大减小天线的尺寸，较容易的实现了天线的小型化。
所述同轴线底部连接SMA接头。通过SMA接头与外部的移动终端等设备相连接，进行发射和接收信号。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
本实用新型提供一种双频段高增益的四臂螺旋天线，分别通过同轴线的外导体和内芯进行接地和馈电形成开路的顶部设计，并通过只在上段设置套筒巴伦，套筒巴伦通过同轴线的内芯馈电，实现了平衡馈电，提高了环境的适用性，同时结合四臂螺旋天线的自相移特性、顶部开路、套筒巴伦顶部馈电、以及螺旋臂长度调节等结构设置，实现四臂螺旋天线的完全圆极化。同时对螺旋臂的长短设置使得天线工作在双频段，具有高增益的性能，实现收发一体的功能。
附图说明
图1是本实用新型实施例的双频段高增益的四臂螺旋天线结构示意图。
图2是本实用新型实施例的双频段高增益的四臂螺旋天线顶部结构示意图。
图3是本实用新型实施例的双频段高增益的四臂螺旋天线回波损耗图。
图4是本实用新型实施例的双频段高增益的四臂螺旋上行频段的二维方向图。
图5是本实用新型实施例的双频段高增益的四臂螺旋下行频段的二维方向图。
其中，1为同轴线，11为同轴线的外导体，12为同轴线的内芯，2为套筒巴伦，3为第一螺旋臂，4为第二螺旋臂，5为第三螺旋臂，6为第四螺旋臂。
具体实施方式
下列实施例是对本实用新型的进一步解释和补充，对本实用新型不构成任何限制。
如图1、2所示，一种双频段高增益的四臂螺旋天线，设置于圆柱形介质柱体7上，柱体中心设置同轴线1，同轴线1上端套设套筒巴伦2，设置四条螺旋臂旋转设置贴附于介质柱体7表面，分别为第一螺旋臂3、第二螺旋臂4、第三螺旋臂5和第四螺旋臂6，第一螺旋臂3和第二螺旋臂4上端连接同轴线1的外导体11接地，第三螺旋臂5和第四螺旋臂6上端连接同轴线1的内芯12馈电。四条螺旋臂下端均悬空贴附于介质柱体7表面，同轴线1底部连接SMA接头，同轴线1的内芯12底部直接与SMA接头的内芯焊接。
四臂螺旋天线四支臂的长度与其波长有一定的关系，天线的螺旋臂长度是四分之一波长的偶数倍，则臂的终端是短路的；若通讯的螺旋臂长度是四分之一波长的奇数倍，则臂的终端是开路的。本实施例的四臂螺旋天线的顶端是开路，其螺旋臂长度是四分之一波长的奇数倍，如图1，同轴线1从套筒巴伦2的中间穿过，其内芯12从顶部开始馈电，并从同轴线1的外导体接地，因此,电流可以限制在套筒巴伦2边缘,这样就形成开路的平衡-不平衡变换结构，这种结构不仅达到了一种平衡的馈电,而且提高了环境的适应性。
本实施例的四臂螺旋天线的其中的两个螺旋臂取不同长度，第二螺旋臂4和第四螺旋臂6的长度比谐振长度稍长，从而产生容性输入阻抗，通过调节其长度使之产生一个-45度的相位偏移；第一螺旋臂3和第三螺旋臂5的长度比谐振长度稍短，从而产生感性输入阻抗，通过调节其长度使之产生一个+45度的相位偏移，这样天线中相邻的螺旋臂两两之间就会产生90度的相位差，形成完全圆极化效果。通过天线本身具有这种自相移结构特性使得天线具有圆极化特性，这种天线结构不需要添加其它的移相结构，可以大大减小天线的尺寸，较容易的实现了天线的小型化。
因此,如图3、4、5所示，在四臂螺旋天线馈电工作时，电流在同轴线1内芯12和外导体11有相同的振幅和相反的相位，所以第一螺旋臂3与第三螺旋臂5可产生180°相位差。同时,由于天线自身结构可以实现自相移的原因，第一螺旋臂3和第四螺旋臂6之间、第二螺旋臂4和第三螺旋臂5之间又可以各自产生90度相位差，所以，每两个相邻臂都会产生有90°的相移，这样就实现了天线的圆极化特性。由于天线的波长决定了螺旋臂的长度，上行频段对应的螺旋臂的臂长较长，为第二螺旋臂4和第四螺旋臂6，下行频段对应的螺旋臂的臂长较短，为第一螺旋臂3和第三螺旋臂5，实现双频段功能。在天线的下部通过SMA接头与外部的移动终端等设备相连接，进行发射和接收信号的双频功能。通常下四臂螺旋天线增益在1～2dBi范围内，采用此方式，四臂螺旋天线的增益达到2～4dBi，具有高增益性能。
以上为本实用新型的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种双频段高增益的四臂螺旋天线，其特征在于：包括同轴线（1），所述同轴线（1）上部套设套筒巴伦（2），还设有围绕同轴线（1）旋转设置的螺旋臂，所述螺旋臂包括第一螺旋臂（3）、第二螺旋臂（4）、第三螺旋臂（5）和第四螺旋臂（6），所述第一螺旋臂（3）和第二螺旋臂（4）上端连接同轴线（1）的外导体（11）接地，所述第三螺旋臂（5）和第四螺旋臂（6）上端连接同轴线（1）的内芯（12）馈电。
2.根据权利要求1所述的双频段高增益的四臂螺旋天线，其特征在于：所述第一螺旋臂（3）、第二螺旋臂（4）、第三螺旋臂（5）和第四螺旋臂（6）分别为四分之一波长的奇数倍。
3.根据权利要求1所述的双频段高增益的四臂螺旋天线，其特征在于：所述套筒巴伦（2）和同轴线（1）设置于介质柱体（7）的中心轴，所述螺旋臂旋转贴附于介质柱体（7）的表面。
4.根据权利要求3所述的双频段高增益的四臂螺旋天线，其特征在于：所述螺旋臂的下端贴附介质柱体（7）悬空设置。
5.根据权利要求1所述的双频段高增益的四臂螺旋天线，其特征在于：所述第一螺旋臂（3）和第三螺旋臂（5）的长度均短于第二螺旋臂（4）和第四螺旋臂（6）的长度。
6.根据权利要求1所述的双频段高增益的四臂螺旋天线，其特征在于：所述第一螺旋臂（3）和第三螺旋臂（5）的长度短于B3频点的谐振长度，所述第二螺旋臂（4）和第四螺旋臂（6）的长度长于B3频点的谐振长度。
7.根据权利要求1所述的双频段高增益的四臂螺旋天线，其特征在于：所述同轴线（1）底部连接SMA接头。
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