CN209344291U - 一种便携式圆极化天线及多模圆极化复合天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便携式圆极化天线，其主要是包括自下而上依次布设的天线底座组件、移相馈电网络组件、辐射体以及上滑动装置；辐射体包括固定在螺旋线底座上的固定杆以及螺旋下固定件、螺旋臂和螺旋上固定件，所述螺旋臂通过上滑动装置沿固定杆上下滑动变换UHF频段天线的辐射直径，进而调整波束宽度和增益大小，本实用新型可以实现高低双频模式，而且通过改变短螺旋线和长螺旋线上下滑动位置可实现螺旋线径向辐射直径的变换，可获得不同的波束宽度和增益方向图，而且还能满足不同的空间需求，实现辐射体可收缩，携带方便。

Description

一种便携式圆极化天线及多模圆极化复合天线

技术领域

本实用新型属于天线通信技术领域，具体涉及一种工作于UHF频段与S 频段的便携式圆极化天线及多模圆极化复合天线。

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，其基本功能是将自由空间中的电磁信号和传输线上的电信号进行相互转化，实现无线信号在任意两点之间的传播。

随着科学技术的发展，电子通信系统中的各种器件都需要小型化，天线作为通信系统中不可缺少的部件也需要实现小型化和便携化，对体积轻便、便携化、高灵敏度高稳定性的单人携带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，但是这两种方式的天线，其辐射臂均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个螺旋臂互相等间距分布，辐射臂与移相合路网络连接，位于介质板的同一侧，虽然能实现双频工作，但是在UHF频段时，这种螺旋臂的方式所需尺寸过大，不便于携带，而且难以实现多模方式工作。

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，提出了一种便携式圆极化天线及多模圆极化复合天线，旨在解决UHF与S频段天线一体化设计和UHF频段卫星通信天线占用空间较大，不便于携带等问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种便携式圆极化天线，其包括自下而上依次布设的天线底座组件(1)、移相馈电网络组件(2)、辐射体(3)以及上滑动装置(4)；

所述辐射体(3)包括固定在螺旋线底座(31)上的固定杆(42)以及螺旋下固定件(32)、螺旋臂(33)和螺旋上固定件(34)，所述螺旋臂(33) 螺旋绕制在固定杆(42)上且两端分别通过螺旋下固定件(32)与螺旋线底座(31)连接、通过螺旋上固定件(34)与上滑动装置(4)连接，所述螺旋臂(33)通过上滑动装置(4)沿固定杆(42)上下滑动变换UHF频段天线的辐射直径，进而调整波束宽度和增益大小。

进一步限定，所述螺旋臂(33)包括四组底部相连的短螺旋线(331)和长螺旋线(332)，所述短螺旋线(331)和长螺旋线(332)的底端通过导线与移相馈电网络组件(2)连接，所述短螺旋线(331)和长螺旋线(332)同向绕制在固定杆(42)上。

进一步限定，所述螺旋臂(33)是多组，根据所需的极化方式以左螺旋或者右螺旋的方式绕制在固定杆(42)上。

进一步限定，所述移相馈电网络组件(2)包括接头电缆(21)和移相功分电路(22)，所述接头电缆(21)与天线底座组件(1)连接，所述接头电缆(21)的另一端通过移相功分电路(22)与螺旋臂(33)连接。

进一步限定，所述移相功分电路(22)的每个输出端口幅度相等且相位依次滞后90°，形成圆极化波。

进一步限定，所述移相功分电路(22)的四个输出端与螺旋臂(33)一一对应。

进一步限定，所述上滑动装置(4)包括上滑动套管(41)和顶部限位帽 (43)，所述顶部限位帽(43)设置在固定杆(42)的末端，所述上滑动套管(41)套装在固定杆(42)上并可沿固定杆(42)上下滑动，所述螺旋臂 (33)的上端与上滑动套管(41)连接。

进一步限定，所述上滑动装置(4)还包括弹性定位装置(44)，所述固定杆(42)的侧壁上开设有卡位槽，所述弹性定位装置(44)与卡位槽卡接定位。

一种多模圆极化复合天线，其包括上述的便携式圆极化天线以及S频段天线(5)，所述便携式圆极化天线工作于UHF频段，所述S频段天线(5)设置在便携式圆极化天线的顶部。

进一步限定，所述S频段天线(5)的馈线穿过便携式圆极化天线的固定杆(42)内部进行馈电。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本实用新型采用绕制在固定杆上的短螺旋线和长螺旋线实现高低双频模式，而且通过改变短螺旋线和长螺旋线上下滑动位置可实现螺旋线径向辐射直径的变换，可获得不同的波束宽度和增益方向图，而且还能满足不同的空间需求，实现辐射体可收缩，携带方便。

(2)本实用新型移相馈电网络组件的输出端口幅度相等，相位依次滞后 90°，形成圆极化的射频信号，从而在空间可形成了正交且覆盖范围一致的辐射信号，具有多频圆极化、宽波束和高增益的特性。

(3)本实用新型将UHF频段和S频段天线采用一体化设计，S频段天线 (5)固定在UHF频段天线的上部，其馈线穿过固定杆(42)内部进行馈电，可减少S频段和UHF频段天线之间的互耦，使得该天线在多模式下具有良好的性能。

附图说明

图1为本实用新型便携式圆极化天线的整体结构图；

图2为图1中圆极化馈电部件的结构示意图；

图3为图1中辐射体和上滑动装置的结构展开示意图。

图4为图1的收拢状态图。

图5为多模圆极化复合天线的整体结构图。

图6为图5中的S频段天线5的示意图。

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，本实用新型的便携式圆极化天线，其自下而上依次设置有天线底座组件(1)、移相馈电网络组件(2)、辐射体(3)、上滑动装置(4)、其中天线底座组件(1)包括天线底座(11)和SMA接头(12)，天线底座(11)是用于与电子通信设备连接的端头。SMA接头(12)容置在天线底座(11)内部，用于与外部电子通信设备的信号传输。

移相馈电网络组件(2)，如图2所示，包括接头电缆(21)和移相功分电路(22)，该移相功分电路(22)的PCB板采用介电常数ε＝2.65的介质板，长为70mm，宽为35mm，板厚1mm，通过螺纹嵌入在天线底罩内，其输入端通过阻抗为50欧姆的接头电缆(21)与天线底座组件(1)的SMA接头(12) 相连接，其输出端为四个端口，分别为输出端口221，端口222，端口223、端口224，因为四臂螺旋天线产生圆极化的条件是四个端口相位递减旋向，所以该移相功分电路(22)中有三个3db电桥，使得四个端口依次存在90°的相位递减，同时四个端口幅度是相等的。

辐射体(3)，如结构图3所示，包括螺旋线底座(31)、螺旋下固定件 (32)、螺旋臂(33)、螺旋上固定件(34)，该实施例共有四组螺旋线(33)，选用四组螺旋臂(33)便于产生圆极化，并且能获得满足实际使用的带宽特性，为匹配实际通信系统，该实施例要产生右旋圆极化，四臂螺旋天线产生右旋圆极化的另一必要条件为左旋上升的螺旋线，因此四组螺旋臂(33)的绕向均采用左旋上升的形式绕制在固定杆(42)上，每组螺旋臂(33)由两条底部相连的短螺旋线(331)和长螺旋线(332)组成，短螺旋臂331长度为384mmmm，长螺旋臂332长度为428mmmm，两者均采用铁丝同向绕制，其最大直径相差20mm，该方案不仅大大减少了天线体积，而且可靠性高，便于加工生产。该实施例的螺旋下固定件(32)和螺旋上固定件(34)采用的是定位销等锁紧装置，将每组螺旋线(33)的下端分别固定在螺旋线底座(31) 的四个接口上，然后通过导线与移相功分电路(22)的四个输出端口分别相连，螺旋线上端则是固定在上滑动套管(41)上，所述上滑动套管(41)采用金属材质，所以螺旋臂(33)上端处于短路状态。

上滑动装置(4)包括上滑动套管(41)、固定杆(42)、顶部限位帽(43) 和弹性定位装置(44)。本实施例中，由于辐射体(3)上端与上滑动套管(41) 固定，通过滑动上滑动套管(41)，可以牵引辐射体(3)，改变辐射体的最大半径和高度，从而获得不同的波束宽度和增益方向图，固定杆(42)有数个卡位槽，弹性定位装置(44)通过螺纹卡在固定杆(42)的卡位槽上，实现上滑动套管(41)的固定，同时，上滑动套管(41)与固定杆(42)也可以采用螺纹方式连接，螺纹方式连接增加了上滑动套管(41)与固定杆(42) 之间的结构强度，同时为使用过程中拆装提供了方便。当上滑动套管(41) 位于固定杆(42)最下端时，高度最低，h＝25mm，螺旋臂(33)半径最大，其中短螺旋臂331最大直径是130mm，长螺旋臂332最大直径是150mm，此时天线波束宽度最大，θ＝±60°时，Gain≥2dB，满足卫星通信的需求。随着上滑动套管(41)向上移动，螺旋臂(33)半径不断收缩，高度增加，当h＝35mm，θ＝±60°时，Gain≥0dB。当上滑动套管(41)位于固定杆(42)顶端时，如图4 所示，整个螺旋臂(33)处于收拢状态，最大直径仅有18mm。通过调整螺旋臂(33)随着上滑动套管(41)在固定杆(42)上的上下滑动，变换便携式圆极化天线的辐射直径，进而调整波束宽度和增益大小。

在实际使用中，当携带天线时，整个螺旋臂(33)处于收拢状态，当天线工作时，为获得最大波束宽度螺旋臂(33)处于半径最大状态，终端发送的电信号通过该天线的SMA接头(12)的输入端传入天线，经过移相馈电网络组件(2)转化为圆极化信号，由辐射体(3)将电信号转换为电磁波，以相应的频率辐射到空间中，当天线接收信号时，则是一个互易的过程。

本实用新型还提供了一种多模圆极化复合天线，参见图5和6，其是在上述便携式圆极化天线的顶部布设S频段天线(5)，S频段天线(5)，是一个工作在S频段的移动卫星通信手持天线，天线类型采用高增益、宽波束的四臂螺旋天线，其接头通过螺纹与顶部限位帽(43)固定，馈线则穿过固定杆 (42)内部对其进行馈电，这样可减少S频段和UHF频段天线之间的互耦，使得该一体化天线工作在S频段和UHF频段时都能具备良好的辐射性能。

本实用新型的实施例工作在UHF频段卫星通信的上、下行频段 344～351.3MHz、389～396.3MHz，以及S频段卫星通信的上、下行频段 1980MHz～2010MHz、2170MHz～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 (10)

1.一种便携式圆极化天线，其特征在于：包括自下而上依次布设的天线底座组件(1)、移相馈电网络组件(2)、辐射体(3)以及上滑动装置(4)；

所述辐射体(3)包括固定在螺旋线底座(31)上的固定杆(42)以及螺旋下固定件(32)、螺旋臂(33)和螺旋上固定件(34)，所述螺旋臂(33)螺旋绕制在固定杆(42)上且两端分别通过螺旋下固定件(32)与螺旋线底座(31)连接、通过螺旋上固定件(34)与上滑动装置(4)连接，所述螺旋臂(33)通过上滑动装置(4)沿固定杆(42)上下滑动变换UHF频段天线的辐射直径，进而调整波束宽度和增益大小。

2.根据权利要求1所述的便携式圆极化天线，其特征在于：所述螺旋臂(33)包括四组底部相连的短螺旋线(331)和长螺旋线(332)，所述短螺旋线(331)和长螺旋线(332)的底端通过导线与移相馈电网络组件(2)连接，所述短螺旋线(331)和长螺旋线(332)同向绕制在固定杆(42)上。

3.根据权利要求2所述的便携式圆极化天线，其特征在于：所述螺旋臂(33)是多组，根据所需的极化方式以左螺旋或者右螺旋的方式绕制在固定杆(42)上。

4.根据权利要求1～3任一项所述的便携式圆极化天线，其特征在于：所述移相馈电网络组件(2)包括接头电缆(21)和移相功分电路(22)，所述接头电缆(21)与天线底座组件(1)连接，所述接头电缆(21)的另一端通过移相功分电路(22)与螺旋臂(33)连接。

5.根据权利要求4所述的便携式圆极化天线，其特征在于：所述移相功分电路(22)的每个输出端口幅度相等且相位依次滞后90°，形成圆极化波。

6.根据权利要求5所述的便携式圆极化天线，其特征在于：所述移相功分电路(22)的四个输出端与螺旋臂(33)一一对应。

7.根据权利要求4所述的便携式圆极化天线，其特征在于：所述上滑动装置(4)包括上滑动套管(41)和顶部限位帽(43)，所述顶部限位帽(43)设置在固定杆(42)的末端，所述上滑动套管(41)套装在固定杆(42)上并可沿固定杆(42)上下滑动，所述螺旋臂(33)的上端与上滑动套管(41)连接。

8.根据权利要求7所述的便携式圆极化天线，其特征在于：所述上滑动装置(4)还包括弹性定位装置(44)，所述固定杆(42)的侧壁上开设有卡位槽，所述弹性定位装置(44)与卡位槽卡接定位。

9.一种多模圆极化复合天线，其特征在于：包括权利要求1所述的便携式圆极化天线以及S频段天线(5)，所述便携式圆极化天线工作于UHF频段，所述S频段天线(5)设置在便携式圆极化天线的顶部。

10.根据权利要求9所述的多模圆极化复合天线，其特征在于：所述S频段天线(5)的馈线穿过便携式圆极化天线的固定杆(42)内部进行馈电。