一种应用于卫星导航终端的小型化自相移宽带螺旋天线制造技术

一种应用于卫星导航终端的小型化自相移宽带螺旋天线，涉及无线通信技术领域。一种应用于卫星导航终端的小型化自相移宽带螺旋天线，包括底面介质板、围绕底面介质板设置的侧面介质板，所述侧面介质板外表面上环绕印制有两组双臂螺旋单元；每组所述双臂螺旋单元包括两条螺旋臂；所述底面介质板上设有自相移馈电网络；所述自相移馈电网络包括中心对称的两层馈电网络；位于上层的馈电网络的两个辐射臂分别与第一组双臂螺旋单元的两个螺旋臂连接；位于下层的馈电网络的两个辐射臂分别与第二组双臂螺旋单元的两个螺旋臂连接本实用新型专利技术在天线小型化的同时保证了天线的带宽性能和辐射效率，且馈电网络简单。且馈电网络简单。且馈电网络简单。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于卫星导航终端的小型化自相移宽带螺旋天线


[0001]本技术涉及无线通信
，尤其是涉及一种应用于卫星导航终端的小型化自相移宽带螺旋天线。

技术介绍

[0002]卫星导航系统作为全球自主利用空间定位的卫星系统，在政治、经济、军事等领域占有重要的地位。在卫星导航系统中，天线不但是辐射和接收无线电波的装置，同时也是一个能量转换器，它的主要作用是将高频电流转化为电磁波辐射到自由空间中，或者将高频电磁波转换为高频电流信号。
[0003]随着无线通讯系统研究的不断深入，以卫星定位系统主导的天线产品受到越来越多的关注，对于小型化、宽频带、稳定性等的性能要求也越来越严格。因此，应用于卫星导航终端的天线不断朝着小型化、便携式、集成化、低成本的方向发展。
[0004]四臂螺旋天线不仅拥有良好的圆极化性能，其均匀的心形辐射方向图和高前后比等特性也具有突出的优势，相较于传统微带天线而言，其低仰角性能更佳，因此在卫星导航系统具有很好的应用前景和实用价值。但传统的四臂螺旋天线由于其复杂的馈电网导致其不利于集成。因此令四臂螺旋天线小型化的同时令馈电网络简单化变得十分重要。
[0005]例如，专利技术专利申请公布号 CN109546301A，公布日2019年3月29日，专利技术的名称为一种卫星导航接收用小型化双折臂四臂螺旋天线，该申请案公开了一种卫星导航接收用小型化双折臂四臂螺旋天线，包括介质圆柱和均匀旋转设置在介质圆柱上的四个天线臂组，每个天线臂组均包括从介质圆柱底部向上倾斜延伸至介质圆柱顶部的且彼此平行设置的第一天线臂、第二天线臂和第三天线臂，第一天线臂和第二天线臂位于介质圆柱顶部的一端第一连接器连接，第二天线臂和第三天线臂位于介质圆柱底部的一端通过第二连接器连接，第二连接器上设置有第一短路口，第一天线臂位于介质圆柱底部的一端连接有第一馈电端口。该专利技术虽然通过折臂处理，介质加载，短路加载的方式实现了四臂螺旋天线体积小型化，但是一定程度上抑制了天线的带宽性能和辐射效率，且馈电网络较复杂。

技术实现思路

[0006]本技术克服了现有技术中天线体积减少时抑制了天线的带宽性能和辐射效率，且馈电网络复杂的问题，提出了一种在天线小型化的同时保证了天线的带宽性能和辐射效率，且馈电网络简单的应用于卫星导航终端的小型化自相移宽带螺旋天线。
[0007]为实现以上目的，本技术通过以下技术方案来实现：
[0008]一种应用于卫星导航终端的小型化自相移宽带螺旋天线，包括底面介质板、围绕底面介质板设置的侧面介质板，所述侧面介质板外表面上环绕印制有两组双臂螺旋单元；每组所述双臂螺旋单元包括两条螺旋臂；所述底面介质板上设有自相移馈电网络；所述自相移馈电网络包括中心对称的两层馈电网络；每层馈电网络包括有缺口的自相移环、连接在自相移环缺口两端的两个辐射臂；所述两层馈电网络通过同轴馈线连接；位于上层的馈
电网络的两个辐射臂分别与第一组双臂螺旋单元的两个螺旋臂连接；位于下层的馈电网络的两个辐射臂分别与第二组双臂螺旋单元的两个螺旋臂连接。
[0009]所述双臂螺旋单元都包括两条螺旋臂，这样侧面介质板一共有四条螺旋臂，形成四臂螺旋天线，这样设置便于天线的小型化。所述自相移馈电网络包括结构简单的两层馈电网络，这样节省了成本，也提高了馈电效率，同时便于制造。自相移环有缺口是为了馈电时不会产生短路。外来的信号能量通过同轴馈线在连接的两层馈电网络进行馈电，馈电过程中，馈电产生的电流通过两个自相移环传输到四个辐射臂上，四个辐射臂再传输到连接的四条螺旋臂上，四条螺旋臂再辐射信号到外界。
[0010]作为优选，所述自相移环的形状为四分之三环，与四分之三环的缺口两端分别连接的两个辐射臂相对垂直。
[0011]这样的设置使得在一层辐射网络上，可以实现一侧方向的均匀信号传输。
[0012]作为优选，所述两层馈电网络上的自相移环的缺口朝向相反，令四个辐射臂在底面介质板上均匀分布。
[0013]四个辐射臂在底面介质板上均匀分布，实现了天线的圆极化。
[0014]作为优选，所述两个辐射臂中的一个辐射臂连接在自相移环一边缺口处的外边缘上，另一个辐射臂连接在自相移环另一边缺口处并延伸到自相移环的环心。
[0015]这样设置使得接收外来信号时可以从环心接收，接收得更全面。而且在馈电时，由于自相移环的形状，两个辐射臂传输电流的时间不同，使得连接的双臂螺旋单元产生了相位差。
[0016]作为优选，所述上层馈电网络的自相移环的环心处设有同轴线内芯，下层馈电网络的自相移环的环心处设有同轴线外芯，同轴线内芯和同轴线外芯通过同轴馈线连接。
[0017]由自相移环提供双臂螺旋单元的两个螺旋臂的90
°
相位差，再由同轴线内芯和同轴线外芯提供180
°
相位差，就可以实现圆极化所需顺序相位。与传统需要靠微带线长提供相位差的馈电网络相比，极大简化了馈电网络，实现天线的小型化的同时保证带宽性能和辐射效率。
[0018]作为优选，所述侧面介质板上部通过设有环绕整个侧面介质板的环形带状臂，两组双臂螺旋单元的螺旋臂都连接在环形带状臂上。
[0019]这样设置使得所有螺旋臂终端短路，保证了天线的辐射效率。
[0020]作为优选，所述两组双臂螺旋单元中心对称设置，每组双臂螺旋由两个前后对称的螺旋臂组成。
[0021]这样设置更好的实现了天线的圆极化。
[0022]作为优选，所述两组双臂螺旋单元的螺旋臂自下向上环绕整个介质层。
[0023]自下向上的环绕使得馈电产生的电流通过馈电网络耦合到螺旋臂后，可以更好地自下而上的辐射信号到外界，而且辐射产生的电磁场是旋转的，实现了圆极化，更适合应用在卫星导航系统终端设备中。
[0024]作为优选，所述两组双臂螺旋单元的螺旋臂互不交接。
[0025]使得螺旋臂可以更好的辐射信号到外界，辐射方向更加协调，这样设置也使得辐射产生的电磁场为旋转的，能够更好的圆极化。
[0026]作为优选，所述双臂螺旋单元的螺旋臂与连接的辐射臂总长度为L，L=n*λ，λ为天
线工作频段中心频率的半波长，n为正整数。
[0027]所述双臂螺旋单元的螺旋臂与连接的辐射臂总长度为天线工作频段中心频率的半波长的整数倍，便于产生谐振，使得螺旋臂产生的电场更大，辐射更强。
[0028]与现有技术相比，本技术的优点是：
[0029]（1）自相移馈电网络包括结构简单的两层馈电网络，这样节省了成本，同时便于制造，也提高了馈电效率，增益带宽范围。
[0030]（2）所述双臂螺旋单元都包括两条螺旋臂，这样侧面介质板一共有四条螺旋臂，形成四臂螺旋天线，这样设置便于天线的小型化。
[0031]（3）自相移环的形状为四分之三环，四分之三环的缺口两端分别连接的两个辐射臂相对垂直，两层馈电网络上的自相移环的缺口朝向相反，令四个辐射臂在底面介质板上均匀分布，更好地实现了天线的圆极化。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于卫星导航终端的小型化自相移宽带螺旋天线，包括底面介质板、围绕底面介质板设置的侧面介质板，其特征在于，所述侧面介质板外表面上环绕印制有两组双臂螺旋单元；每组所述双臂螺旋单元包括两条螺旋臂；所述底面介质板上设有自相移馈电网络；所述自相移馈电网络包括中心对称的两层馈电网络；每层馈电网络包括有缺口的自相移环、连接在自相移环缺口两端的两个辐射臂；所述两层馈电网络通过同轴馈线连接；位于上层的馈电网络的两个辐射臂分别与第一组双臂螺旋单元的两个螺旋臂连接；位于下层的馈电网络的两个辐射臂分别与第二组双臂螺旋单元的两个螺旋臂连接。2.根据权利要求1所述的一种应用于卫星导航终端的小型化自相移宽带螺旋天线，其特征在于，所述自相移环的形状为四分之三环，与四分之三环的缺口两端分别连接的两个辐射臂相对垂直。3.根据权利要求2所述的一种应用于卫星导航终端的小型化自相移宽带螺旋天线，其特征在于，所述两层馈电网络上的自相移环的缺口朝向相反，令四个辐射臂在底面介质板上均匀分布。4.根据权利要求2所述的一种应用于卫星导航终端的小型化自相移宽带螺旋天线，其特征在于，所述两个辐射臂中的一个辐射臂连接在自相移环一边缺口处的外边缘上，另一个辐射臂连接在自相移环另一边缺口处并延伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁家德，林镇，陈志璋，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：新型
国别省市：