CN207781881U - 一种高增益小型移动卫星通信手持终端天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种高增益小型移动卫星通信手持终端天线，用于解决现有技术中存在的增益较低的问题，包括天线罩、辐射体、圆极化馈电部件、天线连接器和天线座，辐射体包括空心圆柱状柔性电路板和印制在电路板上等间距的四组螺旋臂，每组螺旋臂由两条底部相连且平行的长螺旋臂和短螺旋臂组成，长螺旋臂末端为蜿蜒线型结构，圆极化馈电部件介质板上印制的馈电网络包括一个输入端和四个输出端，辐射体固定在圆极化馈电部件的介质板上，圆极化馈电部件上馈电网络的各输出端分别与辐射体上对应螺旋臂的底部相连，馈电网络的输入端与固定在天线座上的天线连接器输出端相连，天线罩安装在天线座上。本实用新型可用于海上或偏远地区移动卫星通信系统。

Description

一种高增益小型移动卫星通信手持终端天线

技术领域

本实用新型属于天线技术领域，涉及一种移动卫星通信手持终端天线，具体涉及一种高增益小型移动卫星通信手持终端天线，可用于海上或者偏远地区移动卫星通信系统。

背景技术

天线是发射和接收电磁波的一个重要无线电设备，其基本功能是将由发射机送来的高频电流能量转变为无线电波并传送到空间，在接收端则将空间传来的无线电波能量转化为向接收机传送的高频电流能量，从而在任意两点实现电磁信号的传递。

随着移动卫星通信技术的快速发展，市场对于高性能天线产品的需求也越来越高，尤其在海上或者某些偏远地区的通信系统中，对体积轻便、高灵敏度、高增益和高稳定性的手持终端设备的需求更加迫切。

在移动卫星通信地球站和卫星导航设备中，要求手持终端天线具有宽波束、圆极化特性，以便在运动中保持卫星在天线波束的覆盖范围内。同时，终端天线必须有宽频带或双频工作特性，以便收、发共用一副天线。四臂螺旋天线具有优良的圆极化特性和宽波束特性，因此被广泛用于移动卫星通信。普通的四臂螺旋天线是谐振天线，带宽较窄，难以满足移动卫星通信天线宽频带或双频段工作的要求，所以需要研究宽频或双频四臂螺旋天线。目前四臂螺旋天线主要分为两种，一种是直接采用金属导线绕制成螺旋形状，另一种是印制的四臂螺旋天线。例如，授权公告号为CN205944419U，名称为“一种移动卫星通信手持终端天线”的中国专利，公开了一种移动卫星通信手持终端天线，包括了螺旋辐射体、容性加载匹配PCB、圆极化部件，螺旋辐射体包括低频螺旋臂和高频螺旋臂，低频螺旋臂和高频螺旋臂由多组多臂螺旋互相等间距分布，多组多臂螺旋包括多个螺旋臂，其将螺旋辐射体设置于容性加载匹配PCB上方，圆极化部件设置于容性加载匹配PCB下方，在PCB基板上表面设有扇形的容性加载匹配覆铜和中心地覆铜构成分布电容。该实用新型实现了四臂螺旋天线高低频段的良好匹配，在一定程度上增加了天线的增益，对于卫星信号良好的地区，能提升卫星通信质量，但是采用网络匹配的方法对增益的增加效果并不显著，其增益仍然不能满足偏远地区尤其是海上移动卫星通信。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提出了一种高增益小型移动卫星通信手持终端天线，用于解决现有技术中存在的增益较低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种高增益小型移动卫星通信手持终端天线，包括天线罩1、辐射体2、圆极化馈电部件3、天线连接器4和天线座5，所述辐射体2包括空心圆柱状柔性电路板21和印制在电路板上等间距的多组螺旋臂22，每组螺旋臂由两条底部相连且平行排布的长螺旋臂221和短螺旋臂222组成，所述圆极化馈电部件3介质板上印制的馈电网络包括一个输入端和多个输出端，所述辐射体2固定在圆极化馈电部件3的介质板上，所述圆极化馈电部件3上馈电网络的各个输出端分别与辐射体2上对应的螺旋臂22的底部相连，所述馈电网络的输入端与固定在天线座5上的天线连接器4输出端相连，所述天线罩1安装在天线座5上，所述长螺旋臂221的末端采用蜿蜒线型结构，用于在有限的空间内延长螺旋臂的长度，实现高增益特性。

上述高增益小型移动卫星通信手持终端天线，所述辐射体2，其中印制在电路板上等间距的多组螺旋臂22为四组螺旋臂，该四组螺旋臂的绕向采用右旋上升的形式。

上述高增益小型移动卫星通信手持终端天线，所述辐射体2，其中各组螺旋臂22底部连接到馈电网络上的一个输出端，连接点位于该组螺旋臂22底部的中间位置。

上述高增益小型移动卫星通信手持终端天线，所述长螺旋臂221末端蜿蜒线型采用垛墙结构。

上述高增益小型移动卫星通信手持终端天线，所述天线连接器4，是通过螺纹与天线座5固定的。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

本实用新型由于长螺旋臂的末端采用蜿蜒线型结构，使螺旋臂的长度在有限的空间内得到延长，在确保较小型的天线尺寸前提下，有效地增加了天线的谐振长度，从而实现了天线的高增益特性，增大了无线通信信号的覆盖范围，满足了海上或者偏远地区移动卫星通信系统的要求。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体结构图；

图2为本实用新型实施例辐射体的结构展开示意图；

图3为本实用新型实施例圆极化馈电部件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步详细描述。

参照图1，高增益小型移动卫星通信手持终端天线，包括天线罩1、辐射体2、圆极化馈电部件3、天线连接器4和天线座5。

所述天线罩1采用ABS材质，由空心圆柱体和与其上端平滑过渡连接的平面构成，形成下端开口上端闭合结构，其高度为191mm，空心圆柱体的外径为15mm，壁厚1mm。

所述辐射体2，其结构如图2所示，包括空心圆柱状柔性电路板21和印制在电路板上等间距的多组螺旋臂22，本实施例中金属螺旋臂22印制在介电常数为2.2的柔性电路板21上，该方案不仅大大减轻了天线的重量，而且工艺成熟，可靠性高，便于加工生产。本实施例共有四组螺旋臂22，选用四组螺旋臂22便于馈电网络的设计，并且能获得满足实际使用的带宽特性，每组螺旋臂22间距为0.85mm，为匹配实际通信系统，该实施例要产生左旋圆极化，四臂螺旋天线产生左旋圆极化的必要条件之一为右旋上升的螺旋线，因此四组螺旋臂22的绕向均采用右旋上升的形式。每组螺旋臂22由两条底部相连且平行排布的长螺旋臂221和短螺旋臂222组成，短螺旋臂222长度L2＝198mm，长螺旋臂221包含直线型臂和末端蜿蜒线型臂两部分，其中直线型臂部分长度L1＝182mm，蜿蜒线型臂部分总长度为32mm。通过增加金属螺旋臂22的物理长度，从而延长天线的电长度，在正常匹配的情况下，可以有效地增强天线的高增益特性，但是金属螺旋臂22的长度直接影响到天线的尺寸，在提高增益的同时需要兼顾小型化，以保证天线在手持终端上的适装性。目前，可以采用降低螺旋升角及螺距的方法来降低天线的高度，但是这样会降低天线的带宽，导致天线不能在所需的频段正常工作。本实施例在长螺旋臂221的末端特别设计了蜿蜒线型结构，该蜿蜒线型结构按照垛墙的形态把长螺旋臂221的末端蜿蜒折叠，极大地缩减了所需的设计空间，使长螺旋臂221在同样的高度下获得了更长的电流路径，在提高天线增益的同时兼顾了小型化，本实施例中蜿蜒线型臂的每一截弯折长度L3＝2mm，其延伸方向与直线型臂一致，长螺旋臂221和短螺旋臂222的宽度均为0.5mm，螺旋升角为55.8度。

所述圆极化馈电部件3，其结构如图3所示，包括PCB介质板3及其上面印制的馈电网络，馈电网络包括一个输入端35和多个输出端，本实施例中共有四组螺旋臂22，因此与之对应的设置了四个输出端口，分别为第一端口31，第二端口32，第三端口33和第四端口34。四臂螺旋天线产生左旋圆极化的另一个必要条件为顺时针的相位递减旋向，因此四个输出端口之间依次存在90度的相位递减。

所述辐射体2通过焊接固定在圆极化馈电部件3的介质板上，辐射体2上的各组螺旋臂22底部分别与馈电网络上的各个输出端相连，连接点位置的改变会影响天线的匹配情况，从而影响天线的辐射效率，当连接点位于长螺旋臂221和短螺旋臂222底部的中间位置时，天线能获得最优的匹配特性，因此本实施例连接点位于该组螺旋臂22底部的中间位置。所述馈电网络的输入端35与固定在天线座5上的天线连接器4输出端相连。所述天线连接器4通过螺纹固定在天线座5上，螺纹工艺的设计增加了天线连接器4与天线座5之间的结构强度，同时为使用过程中的检修拆装提供了方便。所述天线罩1通过封胶的工艺安装在天线座5上。在实际使用中，所述天线连接器4的输入端与手持终端相连接，手持终端发送的电信号通过该天线连接器4的输入端传入天线，经过圆极化馈电部件3转化为左旋圆极化信号，最后由辐射体2将电信号转换为电磁波，以相应的频率辐射到空间中。

本实用新型的实施例工作在S波段卫星通信的上、下行频段1980～2010MHz、2170～2200MHz。

以上描述仅是本实用新型的具体实例，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本实用新型的内容和原理后，都可能在不背离本实用新型原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本实用新型思想的修正和改变仍在本实用新型权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高增益小型移动卫星通信手持终端天线，包括天线罩(1)、辐射体(2)、圆极化馈电部件(3)、天线连接器(4)和天线座(5)；所述辐射体(2)包括空心圆柱状柔性电路板(21)和印制在电路板上等间距的多组螺旋臂(22)，每组螺旋臂由两条底部相连且平行排布的长螺旋臂(221)和短螺旋臂(222)组成；所述圆极化馈电部件(3)介质板上印制的馈电网络包括一个输入端和多个输出端；所述辐射体(2)固定在圆极化馈电部件(3)的介质板上，所述圆极化馈电部件(3)上馈电网络的各个输出端分别与辐射体(2)上对应的螺旋臂(22)的底部相连，所述馈电网络的输入端与固定在天线座(5)上的天线连接器(4)输出端相连，所述天线罩(1)安装在天线座(5)上；其特征在于，所述长螺旋臂(221)的末端采用蜿蜒线型结构，用于在有限的空间内延长螺旋臂的长度，实现高增益特性。

2.根据权利要求1所述的高增益小型移动卫星通信手持终端天线，其特征在于，所述辐射体(2)，其中印制在电路板上等间距的多组螺旋臂(22)为四组螺旋臂，该四组螺旋臂的绕向采用右旋上升的形式。

3.根据权利要求1所述的高增益小型移动卫星通信手持终端天线，其特征在于，所述辐射体(2)，其中各组螺旋臂(22)底部连接到馈电网络上的一个输出端，连接点位于该组螺旋臂(22)底部的中间位置。

4.根据权利要求1所述的高增益小型移动卫星通信手持终端天线，其特征在于，所述长螺旋臂(221)末端蜿蜒线型采用垛墙结构。

5.根据权利要求1所述的高增益小型移动卫星通信手持终端天线，其特征在于，所述天线连接器(4)，是通过螺纹与天线座(5)固定的。