一种全向圆极化天线制造技术

本发明专利技术公开了一种全向圆极化天线，属于无线通信技术领域。其包括锥形介质支撑筒、周期加载层，四根金属螺旋臂、锥形金属腔、圆极化网络和接插件。四根金属螺旋臂螺旋线圈数小于1圈，螺距大于1.1λ，螺旋线上端为开路状态。四根螺旋臂固定在介质支撑筒外表面，下端穿过周期加载层和锥形金属腔的四个孔与圆极化网络支路连接。圆极化网络固定在锥形金属圆台内，圆极化网络的合路端穿过圆形椎台底部的圆孔与接插件相连接。通过圆极化网络对四根螺旋臂进行激励。本发明专利技术天线结构紧凑、辐射效率高，全向圆极化特性好，可以广泛适用于各种全向通信系统。系统。系统。

【技术实现步骤摘要】
一种全向圆极化天线


[0001]本专利技术涉及到无线通信
，特别涉及一种全向圆极化天线。

技术介绍

[0002]天线是无线通信系统中接收或副辐射电磁波的装置，完成射频导波与空间无线电波的能量装换，在现代通信系统中具有无可替代的作用。根据发射和接收电磁波的方向性，一般可以将天线划分为定向天线和全向天线。与定向天线相比，全向天线辐射的电磁波信号和能量是沿着天线水平面内实现360
°
均匀辐射，垂直面内有一定波束宽度，典型的全向方向图为“∞”形状。全向天线在通信系统中一般应用于大范围覆盖，点对多点通讯系统中，如广播、电视、移动通信等场景。
[0003]随着无线通信技术的不断发展，人们对天线性能的要求也越来越高，圆极化天线的应用越来越广泛。线极化波在自由空间传播过程期间容易受周围环境和多径影响造成失真。与线极化天线相比，圆极化天线可接收任意线极化波，且辐射波也可由任意线极化天线接收；并且当圆极化波经过障碍物反射后，其旋转方向发生改变，不会被相同极化的天线接收，对信号的传输影响较小，在复杂多径环境下采用圆极化信号可有效降低多径信号引起干扰。
[0004]全向圆极化天线同时具有全向天线和圆极化天线两种天线的特性，既可以在水平面内向任意方向发射和接收电磁波信号，又可以辐射和接收圆极化波实现全向圆极化天线，实际上就是要同时实现全向和圆极化两个特性。目前有很多圆极化全向天线方面的实现方法，从其工作原理上来看，归结起来主要有以下三种：
[0005]第一种是通过将圆极化单元、倾斜极化单元和正交线极化单元进行按一定的相对位置关系进行排布，采用合适的馈电网络进行馈电合成，实现天线的全向圆极化辐射。此类天线的天线单元结构相对简单，易于制作加工，采用柔性材料时还可以共形，能附着在很多设备表面，可应用于可穿戴无线通信设备。但此类天线的天线单元多采用微带贴片天线，由于微带天线带宽较窄，要得到宽带天线，需通过寄生装置来展宽带宽，这样会进一步增加天线的复杂性；贴片单元与非平面介质体共形时，性能易发生改变；同时此类天线对馈电结构要求较高，馈电网络设计较为复杂。
[0006]第二种是通过对向天线进行加载，实现圆极化设计。典型结构通过对全向天线加载高介电常数介质单元和螺旋缝隙结构，将线极化波分解成垂直极化波和水平极化波，形成固定相差的正交极化分量以形成圆极化辐射。此类天线因其本身辐射全向波，所以全向辐射特性较好，可广泛应用于运动状态不确定且需要实时收发信号的设备，如车载、机载天线。天线具有较宽的频率范围，对高频段也适用，同时不需要复杂的馈电网络，馈电结构简单。但此类天线由于采用了加载结构，通常尺寸较大，较难实现小型化，同时不易实现极化重构多频带等多功能用途。由于天线有较多细小寄生单元等加载装置，所以加工较为复杂，制作成本高。
[0007]第三种是采用多个天线组合，通过具有全向性的不同极化分量的天线单元进行组
合，并使之形成90
°
的相位差，以此实现全向圆极化天线。最典型的结构是环天线
‑
偶极子形式，偶极子模型产生垂直极化波，环形天线产生水平极化波，通过调整天线结构参数实现全向圆极化辐射。此类天线可以兼顾多个方面性能，在工作带宽方面可以实现宽带化，在天线尺寸方面能做到低剖面和小型化，加入二极管和导体可以实现极化重构等多功能，适用于新兴发展的实用设备如通信手机北斗导航系统等。但此类天线常需使用微带天线，微带天线因其自身带宽有限，需要通过宽带化的方法才能增加带宽，同时此类天线一般较难组成大型天线阵列，单个天线的增益较低，在应用中不易满足实际需求，且天线设计也较为复杂。
[0008]以上方式实现的圆极化全向天线普遍存在结构复杂，体积较大，加工难度大，不利于大批量生产，环境适应性欠佳，制约了全向圆极化天线的工程应用。因此研究一种结构简单，体较小，易于加工，具有良好全向圆极化特性的全向圆极化天线形式是很有必要的。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本专利技术提供了一种全向圆极化天线。该圆极化天线具有结构简单、紧凑，全向圆极化特性好的特点，满足圆极化通信系统的应用场景。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0011]一种全向圆极化天线，包括锥形介质支撑筒1、周期加载层2和圆极化网络7，其特征在于，还包括锥形金属圆台和四根金属螺旋臂3；锥形金属圆台的内部为空腔结构，其顶部覆盖有周期加载层；所述锥形介质支撑筒固定于周期加载层的上表面；所述螺旋臂的截面为圆形，均固定在锥形介质支撑筒外表面；螺旋臂的螺旋线圈数为0.5圈，相邻螺旋臂之间的螺距大于1.1λ；
[0012]所述圆极化网络紧贴在锥形金属圆台顶板的下表面；螺旋线上端为开路状态，下端穿过周期加载层和锥形金属圆台顶板与圆极化网络的支路连接；
[0013]所述圆极化网络的合路端穿过锥形金属圆台底部的圆孔与接插件6相连接。
[0014]进一步的，所述周期加载层包括金属加载上层和用于支撑的介质下层，金属加载上层图形为锥削分布的非均匀周期加载结构；金属加载上层垂直于锥形介质支撑筒的中轴线；所述金属加载上层为环状排布的扇形网格加载层；金属加载上层为由内到外排布的3层金属圆环，每层金属圆环平均分成8份部分圆环，部分圆环之间具有缝隙。
[0015]进一步的，所述圆极化网络为一分四等功分网络，四个支路间的相位差依次为90
°
或
‑
90
°
；圆极化网络的合路端穿过圆形椎台底部的圆孔与接插件相连接。
[0016]进一步的，四根螺旋臂可替换为镀涂在锥形介质支撑筒外表面的带状金属涂层。
[0017]本专利技术采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0018]1.本专利技术设置了一种全向圆极化天线，由锥形介质支撑筒、周期加载层，四根螺旋臂、锥形金属腔、圆极化网络和接插件的全向圆极化天线。在工作带宽内增益大于1.7dBi，轴比小于3dB，水平面方向图的不圆度小于1.2dB，具有良好的全向圆极化辐射特性。
[0019]2.本专利技术通过末端开路的锥形长螺距四臂螺旋的结构形式，天线结构紧凑，抗力学性能好，天线最终体积小于Φ0.4λ
×
0.75λ。
[0020]3.本专利技术天线结构简单、辐射效率高，圆极化全向特性好，可以作为各种全向通信系统中辐射天线使用。
附图说明
[0021]图1是全向圆极化天线结构示意图。
[0022]图2是全向圆极化天线俯视图。
[0023]图3是全向圆极化天线侧视图。
[0024]图4是全向圆极化天线剖视图。
[0025]图5是全向圆极化天线金属夹载层图形。
[0026]图6是全向圆极化中心频点方向图。
具体实施方式
[0027]下面，结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全向圆极化天线，包括锥形介质支撑筒(1)、周期加载层(2)和圆极化网络(7)，其特征在于，还包括锥形金属圆台和四根金属螺旋臂(3)；锥形金属圆台的内部为空腔结构，其顶部覆盖有周期加载层；所述锥形介质支撑筒固定于周期加载层的上表面；所述螺旋臂的截面为圆形，均固定在锥形介质支撑筒外表面；螺旋臂的螺旋线圈数为0.5圈，相邻螺旋臂之间的螺距大于1.1λ；所述圆极化网络紧贴在锥形金属圆台顶板的下表面；螺旋线上端为开路状态，下端穿过周期加载层和锥形金属圆台顶板与圆极化网络的支路连接；所述圆极化网络的合路端穿过锥形金属圆台底部的圆孔与接插件(6)相连接。2.根据权利要求1所述的一种全向圆极化天线，其特征在于，所述周期加载层包括金属加载上层和用于支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东贺，韩国栋，肖松，孙琪，曹江涛，刘桂凤，王亮，张晓冲，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：