圆形极化振子天线制造技术

本发明专利技术涉及微带天线，该天线包括一系列实质上位于主平面上的发射线（２１０、２２０、２３０和２４０），每一根发射线都由同一根金属导线（１００）提供输入，其特征在于，这些发射线中的每一根（２１０、２２０、２３０和２４０）都具有相对于与主平面相垂直的几何轴线（Ｘ）呈径向的开始段（３１２），然后这些发射线的每一根都沿着以此几何轴线（Ｘ）为中心的圆弧（２１４）延伸，然后重新形成其方向向着几何轴线（Ｘ），与邻近发射线的径向段（２１２）靠近但不接触的实质上径向的段（２１６）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有圆形极化的天线，特别是涉及具有围绕着一根轴线旋转的辐射图，并且在与此轴线相垂直的平面上具有最大辐射的天线。本专利技术更特殊地涉及用于平板(patch)技术的天线。印刷天线(或平板天线或微带天线)的概念是Deschamps在1953年提出的，由Howell和Nunson在70年代最初实现。平板天线即印刷天线对按照将一根金属导线放置在本体平面上面的技术制造的整个天线进行了重新组合。此金属导线构成了天线的辐射元件，具有比较小的尺寸，可以有任意的形状。实际上，它经常具有简单的几何形状，比如正方形、矩形、圆盘形或环形。此类天线具有微带线的优点重量轻而且体积小、可以设定的平面结构，能够以比较低的成本成批量地制造。因此，此项技术在航空、航天、公共通讯(移动电话天线)等取得广泛地应用。平板天线技术经过国际的参考著作、和得到广泛的传播。本专利技术的目的在于改进现有的天线，提供一种制造简单、尺寸很小，同时提供特别清晰的自然圆形极化的天线。由于用平板技术制造的天线，按照本专利技术达到了此目的，此项技术包括实质上位于同一个主平面上的发射线(strand)，每一根发射线都接受同一根金属线的输入，其特征在于，这些发射线中的每一根的开始段相对于与主平面相垂直的几何轴线都是径向的，然后每一根发射线沿着以此几何轴线为中心的圆弧延伸，然后重新转折指向几何轴线，形成实质上的径向段，此段靠近发射线的径向段延伸但不与其接触。参照以轴侧投影表示的附图并详细阅读后面的叙述，本专利技术的其它特征、目的和优点将更为明确。为了更为清晰，此图呈立体表现的形式，是按照本专利技术的一个优选实施方案的天线。在此图上，此天线由三个主要原件构成，即刚性的直金属线100、4根发射线组合200和一个本体平面300。4个发射线标为210、220、230和240位于与金属线100的轴线相垂直的平面中，本体平面300与发射线的主平面平行地放置。由发射线和本体平面300所界定的一般形状在几何形状上使两者都以输入金属线100为中心。因此，在这里金属线100确定了天线的主对称轴X。每一根发射线210、220、230和240都与金属线100在电气上相连接。从输入金属线100开始，每一根发射线都具有与发射线210相类似的形状，下面将要对其进行叙述。首先叙述发射线210的开始段212，在此它严格是径向的，在从X轴到拐角213处的距离是其终点，而拐角213是谈到的发射线100(这里似乎应该是210一译注)圆弧部分214的起点。在这里，此部分即圆弧部分214绕轴转了90°角，重新以一个直角的拐角215结束。此第二个拐角215是发射线的最终段216的开始端，它直对着对称轴X，在轴线100附近终止，但不与其接触。每根发射线都具有同样的形状结构，对于每根发射线，其圆弧部分在轴线周围以同样的方向旋转(沿三角方向或反三角方向)。在这里每一根发射线相对于X轴都是沿着反三角的方向旋转的。整个的发射线由其轮廓确定了分开为4根90°圆弧构成的圆形。每根发射线由其互相垂直的两段及其圆弧段，构成了形成圆盘1/4的一角的轮廓。这4个角直接彼此相对，发射线都具有同样的反三角方向，每一根与中心金属线相连的径向段，其末端都是不与输入金属线100相连的径向段。如此，这4根发射线210~240的整体不仅确定了围绕着此几何轴线X的圆形的一般形状，而且每根这样的发射线还形成了两段彼此成90°实质上的径向段，而且每一段都沿着属于邻近发射线的相邻的一段伸展。如此，发射线210、220、230和240的整体就形成了4对平行的径向段，所述对的每一根段属于不同的发射线。这些对平行段在天线对称轴周围都具有90°的角。在此的输入金属线100是终止于发射线的一根直线，超过发射线的平面就不再延长。此输入金属线100由同轴电缆的中心导线构成。同轴电缆的外层铠装(outer armature)150刚好终止于同轴电缆内导线之前。同轴的外层铠装150与本体平面300的电气上是相连的，此本体平面形成了导体盘，其直径与发射线圆的直径相等，而且与之平行。此平面的盘与发射线的距离大约相当于这些发射线形成的圆的直径。同轴电缆的外层铠装连接在与输入发射线不同的电位上。比如将同轴电缆的两根导线100和150连接在这里没有显示的输入源的接线柱上，它们在与发射线相对比本体平面300更远的地方。因此，本体平面300位于此输入源和发射线平面之间。没有显示的输入源可以借助于比如平面技术的印刷电路制造，按照此技术的输入源可以放置在天线的各个部位，比如在发射线平面上或者在本体平面300上。由输入金属线100构成的机械轴也是辐射图的对称轴。最大的辐射是在水平方向发射出的，这就是说，是在金属线100轴线的周围，在发射线平面的方向上，而最小辐射存在于由对称轴所确定的方向上。在相当宽的相对频带上(大于10％)，此天线产生自然的圆形极化。实际上，在此频带上，天线的中心部分，特别是天线的垂直输入金属线100产生垂直极化的电磁场分量，它在水平方向上具有最大值。天线呈圆形的周边部分则产生水平极化的电磁场分量，它也在水平方向上具有最大值。对于0~60°的仰角，用这种天线获得的增益一般是2dB。此天线的几何形状还使得能够在这两个辐射的分量之间得到90°的相位差，对于它们中的每一个得到同样的振幅。因此，能够得到在水平方向上具有最大值的圆形极化。发射线的卷绕方向使主极化固定。因此，在这里介绍的反三角卷绕方向意味着正圆极化。每一根发射线的长度大约为工作频率的半波长，即大约为此天线固有频率的半波长。为了加宽操作频带，可以在4根原始发射线上补加附加发射线。此附加的发射线在电气上可以与原始发射线相连或者不相连，可以与原始发射线的尺寸相同或不相同。以多频率的模式操作也是可以的，这可以借助于叠加如在这里叙述的多组发射线，优选是沿着不同直径的平行和叠加的平面，也可以借助于与极化发射线组相连的多路复用器。建议天线的总厚度小于波长(典型是大约0.04λ)这使其很紧凑。在此介绍的天线是很紧凑的，因为其发射线是折起来的。由4个辐射发射线组成的圆，其直径为大约0.25λ，在此λ是此天线固有工作频率的波长。同样小的直径使得天线与波长相比体积很小。此天线的各个元件都可以用金属制造。通过选择适当的金属，可以把已经很小的此天线的规模制造得更小。天线的输入是通过单一的金属线进行的，对于其操作无需任何附加的移相电路，其实无论在电气还是在机械上其结构都是很简单的。此天线，特别是发射线组件是很容易用平板技术制造的。这就是说，比如通过在一个膜状基底上以印刷电路的形式制造发射线组来制造。更一般地说，按照本专利技术的天线很容易批量生产。G.A.DESCHHAMPS《微带微波天线》(“Microstrip microwave antennas”)第3届USAF天线研讨会-1953；J.Q.HOWWELL《微带天线》(“Microstrip Antennas”)IEEE Transaction on Antennas and Propagation-vol.AP-22，p.90~93，1975年1月；Howell J.Q.《微带天线》(“Microstrip Antennas”)IEEE AP-S国际研讨会文摘，1972，p.177~1本文档来自技高网...

【技术保护点】
用平板技术制造的天线，其包括实质上位于同一个主平面上的一系列发射线（２１０、２２０、２３０和２４０），每一根发射线都由同一根金属导线（１００）提供输入，其特征在于，这些发射线中的每一根（２１０、２２０、２３０和２４０）都具有相对于与主平面相垂直的几何轴线（Ｘ）呈径向的开始段（３１２），然后这些发射线的每一根都沿着以此几何轴线（Ｘ）为中心的圆弧（２１４）延伸，然后重新形成其方向向着几何轴线（Ｘ），与邻近发射线的径向段（２１２）靠近但不接触的实质上径向的段（２１６）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M勒戈夫，L迪歇纳，JM巴拉科，P迪蒙，
申请(专利权)人：国家空间研究中心，微波图像应用技术公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]