一种应用于卫星导航终端正交耦合馈电的缝隙螺旋天线制造技术

本发明专利技术提出一种应用于卫星导航终端正交耦合馈电的缝隙螺旋天线，天线为柱形，其侧壁介质基板内表面印有多条微带线构成的螺旋馈电臂，外表面则设有蚀刻多条螺旋缝隙作为天线辐射臂的金属层；馈电臂分别与印制于底部介质基板上、下表面相互正交的四分之三环相连，两环分别与同轴线内、外芯相接，馈电网络下方设有独立金属层。天线使用缝隙螺旋结构，通过一分四正交螺旋臂耦合馈电实现螺旋天线的圆极化，成本低廉，易于制造，可应用于卫星导航系统终端设备。终端设备。终端设备。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于卫星导航终端正交耦合馈电的缝隙螺旋天线


[0001]本专利技术属于天线
，尤其涉及一种应用于卫星导航终端正交耦合馈电的缝隙螺旋天线。

技术介绍

[0002]天线是无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件，它能将传输线上传播的导行波变换成在自由空间中传播的电磁波，或者将自由空间中传播的电磁波变换成传输线上传播的导行波，是通信系统的重要组成部分，天线的性能的好坏将直接影响通信的质量。
[0003]在卫星通信系统中，由于电磁波在穿透大气层中的电离层时会发生法拉第旋转效应，天线的极化方向会发生变化，如果通信收发系统采用线极化信号，将会由于极化失配而降低接收信号的质量，因此在通信系统中一般采用圆极化波作为收发信号。由于四臂螺旋天线辐射的方向图呈心形，具有良好的定向性和低仰角增益以及易于实现圆极化等优点，四臂螺旋天线现在己经被广泛地运用在卫星导航系统中。
[0004]随着卫星通信和导航技术的快速发展，市场对于天线产品的要求越来越高。传统的螺旋天线必须配备复杂的功分网络，不易于小型化且加工精度要求高，所以必须提出一种新型的螺旋天线，在保证天线性能的前提下，实现天线结构简单化、小型化。

技术实现思路

[0005]为了弥补现有技术的空白和不足，本专利技术旨在提供一种应用于卫星导航终端正交耦合馈电的缝隙螺旋天线，克服了传统四臂螺旋天线馈电方式复杂，工作带宽窄的问题，提出了一种拥有较宽工作带宽带，且通过一分四正交螺旋臂耦合馈电实现圆极化和有效辐射的可应用在卫星导航系统终端设备中的螺旋天线。r/>[0006]其中，天线为柱形，其侧壁介质基板内表面印有多条微带线构成的螺旋馈电臂，外表面则设有蚀刻多条螺旋缝隙作为天线辐射臂的金属层；馈电臂分别与印制于底部介质基板上、下表面相互正交的四分之三环相连，两环分别与同轴线内、外芯相接，馈电网络下方设有独立金属层。天线使用缝隙螺旋结构，成本低廉，易于制造，可应用于卫星导航系统终端设备。
[0007]更为具体地，缝隙螺旋天线为柱形；柱形天线的侧壁为天线的介质基板；柱形天线的侧壁内表面印有多条微带线构成的螺旋馈电臂；螺旋馈电臂分别与印制于柱形天线底部介质基板上、下表面相互正交的四分之三环相连组成天线的一分四馈电网络；天线底部介质基板上、下表面的四分之三环分别与同轴探针内、外芯相接；馈电网络下方使用设有独立金属层的介质基板隔绝实际运用中天线下方环境对天线的影响；独立金属层设于介质基板下表面，不与馈电网络相连；柱形天线的侧壁外表面设有金属层；金属层蚀刻有多条螺旋缝隙作为天线辐射臂。本专利技术采用缝隙螺旋结构，通过一分四正交螺旋臂耦合馈电实现螺旋天线的圆极化，本专利技术结构简单、性能良好，覆盖GPSL1频段、北斗B1频段、GLONASSL1频段，可应用于卫星导航系统终端设备中。
[0008]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种应用于卫星导航终端正交耦合馈电的缝隙螺旋天线，其特征在于：为柱形天线，侧壁为天线的介质基板，侧壁内表面印有多条微带线构成的螺旋馈电臂；侧壁外表面设有金属层；所述金属层蚀刻有多条螺旋缝隙作为天线辐射臂；每条所述螺旋馈电臂分别与印制于柱形天线底部介质基板上、下表面相互正交的四分之三环相连组成天线的一分四馈电网络；两个所述四分之三环分别与同轴探针内、外芯相接；所述馈电网络下方设有独立金属层的介质基板，用于隔绝天线下方环境对天线的影响；所述独立金属层设于介质基板下表面，不与馈电网络及天线侧壁外表面金属层相连。
[0009]进一步地，所述天线的形状为棱柱状或圆柱形。
[0010]进一步地，所述螺旋馈电臂数量为四条；所述螺旋馈电臂的倾斜角为0
°
~90
°
。
[0011]进一步地，所述螺旋缝隙数量为四条、六条或八条；所述螺旋缝隙的倾斜角为0
°
~90
°
。
[0012]进一步地，每条所述螺旋缝隙的宽度相同、间距相等且按同角度螺旋。
[0013]进一步地，所述螺旋缝隙旋转方向与螺旋馈电臂旋转方向相同。
[0014]进一步地，所述螺旋缝隙为上端短路闭合，下端开路的开口缝隙。
[0015]进一步地，所述螺旋缝隙的长度为天线工作频段中心频率的四分之一波长的整数倍。
[0016]进一步地，所述馈电螺旋臂始端位于相邻两条螺旋缝隙之间，末端横跨螺旋缝隙；所述馈电螺旋臂末端位于缝隙顶部或中部。
[0017]进一步地，所述分别印制于柱形天线底部介质基板上、下表面的四分之三环大小相同，且通过宽度渐变的微带线连接馈电螺旋臂。
[0018]与现有技术相比，本专利技术及其优选方案采用缝隙螺旋结构，只需要通过一分四正交螺旋臂耦合馈电实现螺旋天线的圆极化，构成天线的介质基板使用RF4板材，成本低廉，易于制造，可应用于卫星导航系统终端设备中。
附图说明
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步详细的说明：图1为本专利技术实施例构造的立体图；图2为本专利技术实施例的正视图；图3为本专利技术实施例的俯视图；图4为本专利技术实施例的仰视图；图5为图1的平面展开示意图；图6为缝隙螺旋天线的反射系数仿真结果图；图7为缝隙螺旋天线的圆极化轴比带宽仿真结果图；图8为缝隙螺旋天线右旋方向图；图9为缝隙螺旋天线左旋方向图。
具体实施方式
[0020]为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本说明书使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0021]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0022]如图1
‑
图5所示，本实施例提供的一种应用于卫星导航终端正交耦合馈电的缝隙螺旋天线，其主要结构包括：天线侧壁外表面金属层1，侧壁外表面蚀刻的缝隙螺旋臂2，印制在侧壁内表面的螺旋馈电臂3、4，分别印制在天线底部介质基板8上下表面的四分之三馈电环5、6，四分之三馈电环分别与馈电螺旋臂3、4相连组成天线的馈电网络，同轴探针7内、外芯分别与四分之三馈电环6、5相接，馈电网络下方使用设有独立金属层的介质基板9隔绝实际运用中天线下方环境对天线的影响。
[0023]作为优选，柱形天线的形状可以为棱柱形或圆柱形。
[0024]作为优选，柱形天线侧壁、底部的介质基板以电路板材成型；电路板材为RF4板材、Rogers板材或联茂板材。
[0025]作为优选，柱形天线的侧壁内表面印有多条微带线构成的螺旋馈电臂，螺旋馈电臂数量为四条、六条或八条。
[0026]作为优选，螺旋馈电臂的宽度可以是变化的也可以是固定的。
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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正交耦合馈电的缝隙螺旋天线，其特征在于：为柱形天线，侧壁为天线的介质基板，侧壁内表面印有多条微带线构成的螺旋馈电臂；侧壁外表面设有金属层；所述金属层蚀刻有多条螺旋缝隙作为天线辐射臂；每条所述螺旋馈电臂分别与印制于柱形天线底部介质基板上、下表面相互正交的四分之三环相连组成天线的一分四馈电网络；两个所述四分之三环分别与同轴探针内、外芯相接；所述馈电网络下方设有独立金属层的介质基板，用于隔绝天线下方环境对天线的影响；所述独立金属层设于介质基板下表面，不与馈电网络及天线侧壁外表面金属层相连。2.根据权利要求1所述的一种应用于卫星导航终端正交耦合馈电的缝隙螺旋天线，其特征在于：所述天线的形状为棱柱状或圆柱形。3.根据权利要求1所述的一种应用于卫星导航终端正交耦合馈电的缝隙螺旋天线，其特征在于：所述螺旋馈电臂数量为四条；所述螺旋馈电臂的倾斜角为0
°
~90
°
。4.根据权利要求1所述的一种应用于卫星导航终端正交耦合馈电的缝隙螺旋天线，其特征在于：所述螺旋缝隙数量为四条、六条或八条；所述螺旋缝隙的倾斜角为0
...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁家德，黄隆鑫，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：