一种双频圆极化自相移四臂螺旋天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双频圆极化自相移四臂螺旋天线，包含：一圆柱体介质层；一天线内芯，其内置于圆柱体介质层中；一柔性PCB板，其粘附于圆柱体介质层上；柔性PCB板隔一定的空间印有四条螺旋臂条，螺旋臂条末端附有寄生臂条，其可与多个频段螺旋阵子结合，实现双频或多频通信；四条螺旋臂条通过一中间层相互连接。本实用新型专利技术能够提高船用北斗系统定位精度、海上应急搜救能力及智能船舶导航定位能力。

A dual frequency circularly polarized self phase-shifting four arm helical antenna

The utility model discloses a dual-frequency circularly polarized self-shifting four-arm spiral antenna, which comprises a cylindrical dielectric layer, a day-line inner core embedded in the cylindrical dielectric layer, a flexible PCB board adhered to the cylindrical dielectric layer, a flexible PCB board printed with four spiral arms in a certain space, and a spiral arm end attached to the cylindrical dielectric layer. Parasitic arms can be combined with multi-band spiral arrays to achieve dual-frequency or multi-frequency communications; four spiral arms are interconnected through an intermediate layer. The utility model can improve the positioning accuracy of the marine Beidou system, the ability of maritime emergency search and rescue and the ability of intelligent navigation and positioning.

【技术实现步骤摘要】
一种双频圆极化自相移四臂螺旋天线
本技术涉及通信和导航领域，特别涉及一种双频圆极化自相移四臂螺旋天线。
技术介绍
随着智能技术的日益发展，船舶智能化逐渐成为全球航运的大趋势。导航作为智能航海的重要组成之一，除了具备高质量、高智能化的电子设备外，也离不开高精度定位。因此，实现精准定位成为海事通信及智能航行领域亟待解决的问题之一。自2002年起，为了实现定位、导航和授时服务的目标，我国自主研发了继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）和欧盟伽利略系统（GALILEO）后的北斗卫星通信系统。历经了十多年的研究和完善，北斗日趋成熟，不仅为亚太区域提供服务，也与其他通信导航系统协同作用，在海事通信和国防等领域发挥着重要的作用，尤其在海上交通运输行业，其应用更是不容小觑。因而提高北斗系统的定位精度，对于提高智能船舶导航定位能力和海上搜救成功率极为重要。在此过程中，天线作为无线电通信中收发电磁波的前端部件，对整个系统的通信质量有着直接的影响。随着科技的发展和智能化的需要，北斗导航系统不断改进，同时暴露出了现存船载北斗天线的一系列不足：（1）仰角低，可选卫星少，难以获得较好的定位几何结构，同时低仰角增益过度增加会引入海面与船体多径干扰；（2）单频工作特性不利于与其他定位系统相互兼容，提高精度。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种双频圆极化自相移四臂螺旋天线，提高船用北斗系统定位精度、海上应急搜救能力及智能船舶导航定位能力。为了实现以上目的，本技术是通过以下技术方案实现的：一种双频圆极化自相移四臂螺旋天线，其特点是，包含：一圆柱体介质层；一天线内芯，其内置于圆柱体介质层中；一柔性PCB板，其粘附于圆柱体介质层上；所述的柔性PCB板隔一定的空间印有四条螺旋臂条，所述的螺旋臂条末端附有寄生臂条，其可与多个频段螺旋阵子结合，实现双频或多频通信；所述的四条螺旋臂条通过一中间层相互连接。所述的中间层8设有四条金属带条；所述的四条金属带条相邻一对相接，两对之间彼此绝缘；该金属带条同时与柔性PCB板上的螺旋臂条相互连接，形成两组螺旋臂条组。所述的一组螺旋臂条组通过印制金属带条连结天线内芯；另一组螺旋臂条组与天线内芯绝缘，且与外壳相连接地。所述的中间层8圆周上相隔180°位置两端设置凸起以嵌入圆柱体介质层内，用于将中间层8固定于圆柱体介质层上。在所述的圆柱体介质层顶端每隔一段开一个缺口，每两个缺口与圆柱中心连线夹角为90°，所述圆柱体介质层内径与中间层直径相同，使得缺口恰好容纳凸起体积，以便将中间层固定于空心圆柱介质上。所述的中间层设为一柔性PCB板。所述的圆柱体介质层采用陶瓷材料制成。所述的双频圆极化自相移四臂螺旋天线还包含设置于圆柱体介质层上的扼流装置和可调式巴伦。本技术与现有技术相比，具有以下优点：（1）采用顶负载3D扼流技术，对天线多径效应进行抑制的同时提高低仰角增益，从天线处提高定位精度；（2）采用寄生振子设计，使多个不同频段螺旋天线阵子结合，各自发挥频带特性，实现双频甚至多频通信，使北斗天线兼容北斗、GPS、伽利略、格洛纳斯等多个定位系统信号频率，从而实现多定位系统协同定位；（3）采用可调式巴伦动态调控天线频带特性，实现非平衡向平衡转换的同时抑制高频电流对原有辐射的干扰。附图说明图1为本技术一种双频圆极化自相移四臂螺旋天线的结构示意图；图2为本技术柔性PCB板的结构示意图；图3为本技术一种双频圆极化自相移四臂螺旋天线的中间层俯视图。图中标号名称：1.柔性PCB板2.螺旋臂条3.寄生臂条4.扼流装置5.可调式巴伦6.天线内芯7.陶瓷介质层8.中间层9.金属带条10.凸起。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本技术做进一步阐述。图1是一种适用于船舶特性的双频圆极化自相移四臂螺旋天线结构图。其整个天线由四臂螺旋天线体、天线介质层、可调式巴伦、阻抗变换内导体、扼流装置构成。其中，四臂螺旋天线体包括：柔性PCB板1、螺旋臂条2、寄生臂条3和中间层8。如图2所示，柔性PCB板1厚度为0.1mm，板上隔一定的空间印有四臂螺旋臂条2，相邻两臂条长度相差四分之一波长，相对两臂条长度相同；螺旋臂条末端附有寄生臂条3，其可与多个频段螺旋阵子结合，实现双频甚至多频通信；此四臂螺旋天线的柔性PCB板粘附于圆柱体介质层上；四臂螺旋天线的四条螺旋臂条间通过厚度为0.5mm的柔性PCB板中间层8连结，中间层8上有印制电路（如图3所示），其中的四条金属带条9相邻一对相接，两对之间彼此绝缘；该金属带条同时与柔性PCB板上的螺旋臂条相互连接，形成两组螺旋臂条组，每组螺旋臂条组中，长螺旋臂条长度约落后谐振时长度约八分之一波长，产生一个相对于谐振时有-45°相移的容性输入阻抗，短螺旋臂条超前谐振时长度相差约八分之一波长，产生一个相对于谐振时有45°相移的感性输入阻抗，即每组螺旋臂条彼此相位差约90度；其中一组螺旋臂条通过印制金属带条连结天线内芯，另一组与内芯绝缘，与外壳相连接地；中间层8圆周上相隔180°位置两端设置凸起10以嵌入四臂螺旋天线内便于将其固定在陶瓷制成的空心介质层7上；既作柔性PCB板1与螺旋臂条2间承载体，又作中间层的固定装置，陶瓷介质层7具有较高的介电常数；空心介质的设置改变了原有的介电常数，使得天线尺寸明显减小；在空心圆柱介质7顶端每隔一段开一个缺口，每两个缺口与圆柱中心连线夹角为90°，空心圆柱介质7厚度为3mm，内径与中间层PCB板直径相同，使得缺口恰好容纳凸起体积，以便将中间层固定于空心圆柱介质上；在具体实施例中，该天线包括于圆柱体介质层7上的扼流装置和可调式巴伦，其中可调式巴伦5动态调节四臂螺旋天线的频带特性，实现天线电流非平衡到平衡的转换。本天线采用了顶负载3D扼流技术，抑制多径效应的同时提高低仰角增益。因船舶航行条件的特殊性，不断晃动的特性对天线的低仰角增益有较高的需求，不加顶负载时天线辐射方向朝上，低仰角方向天线增益少，所述的双频圆极化自相移四臂螺旋天线结构简单，不需要匹配电路，通过调节安装在四臂螺旋天线顶端的顶负载改变辐射方向。其环形印制电路可上下调节顶负载的位置来改变对四臂螺旋天线电流的扰动从而改变天线方向，降低金属船体的影响，抑制了多径效应，适应船体摇晃，提高低仰角增益，更好地与低仰角卫星接收和发送数据。本新型所设计的天线，利用顶负载3D扼流技术，抑制了低仰角增益提高了定位精度；采用寄生振子设计实现双频通信；使用动态巴伦平衡辐射，使得天线具有很好的船体适应性，可使用于船载北斗天线。尽管本技术的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本技术的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本技术的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本技术的保护范围应由所附的权利要求来限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双频圆极化自相移四臂螺旋天线，其特征在于，包含：一圆柱体介质层；一天线内芯，其内置于圆柱体介质层中；一柔性PCB板，其粘附于圆柱体介质层上；所述的柔性PCB板隔一定的空间印有四条螺旋臂条，所述的螺旋臂条末端附有寄生臂条，其可与多个频段螺旋阵子结合，实现双频或多频通信；所述的四条螺旋臂条通过一中间层相互连接。

【技术特征摘要】
1.一种双频圆极化自相移四臂螺旋天线，其特征在于，包含：一圆柱体介质层；一天线内芯，其内置于圆柱体介质层中；一柔性PCB板，其粘附于圆柱体介质层上；所述的柔性PCB板隔一定的空间印有四条螺旋臂条，所述的螺旋臂条末端附有寄生臂条，其可与多个频段螺旋阵子结合，实现双频或多频通信；所述的四条螺旋臂条通过一中间层相互连接。2.如权利要求1所述的双频圆极化自相移四臂螺旋天线，其特征在于，所述的中间层8设有四条金属带条；所述的四条金属带条相邻一对相接，两对之间彼此绝缘；该金属带条同时与柔性PCB板上的螺旋臂条相互连接，形成两组螺旋臂条组。3.如权利要求2所述的双频圆极化自相移四臂螺旋天线，其特征在于，所述的一组螺旋臂条组通过印制金属带条连结天线内芯；另一组螺旋臂条组与天线内芯绝缘，且与外壳相连接地。4.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋璐，刘月，王干，张旭东，金新月，冯泽云，赵建森，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：新型
国别省市：上海,31