一种全向圆极化天线、级联天线和天线阵列制造技术

本发明专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种全向圆极化天线、级联天线和天线阵列。全向圆极化天线包括馈电结构、连接杆、第一双螺旋结构、第二双螺旋结构、第三双螺旋结构和第四双螺旋结构；第一双螺旋结构的螺旋半径小于第三双螺旋结构的螺旋半径；第一双螺旋结构的一端通过馈电结构与第二双螺旋结构的一端共轴心连接，另一端通过连接杆与第三双螺旋结构共轴心连接；第二双螺旋结构的另一端通过连接杆与第四双螺旋结构共轴心连接；第一、第三双螺旋结构关于馈电结构与第二、第四双螺旋结构中心对称；第一、二双螺旋结构的螺旋长度之和为0.5λ；第三、四双螺旋结构的螺旋长度均为0.5λ。天线工作在1.5λ模式下，提高了辐射电阻，从而提高了辐射效率。提高了辐射效率。提高了辐射效率。

【技术实现步骤摘要】
一种全向圆极化天线、级联天线和天线阵列


[0001]本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种全向圆极化天线、级联天线和天线阵列。

技术介绍

[0002]在现代无线通信中，圆极化天线对于抑制极化失配、多径效应以及法拉第旋转效应具有很大优势：由于圆极化波可以分解为两个正交线极化波的叠加，因此，无论圆极化天线用作接收天线还是发射天线，其摆放角度无需受另一端天线的极化特性影响，电磁波信号均能在这两种天线之间进行有效传递；同时，圆极化天线能够接收各种方向的线极化电磁波，即使线极化电磁波在传输过程中受到多径反射效应、法拉第旋转效应的影响，以致极化方向发生变化，圆极化天线同样能实现信号的有效的接收。另外，在一些特定的场景例如端对端通信、可穿戴设备通信、车载通信等，一般要求天线的辐射覆盖范围广，同时，随着现代通信系统的发展，为了节省系统的空间，通常要求天线具备较小的体积。因此，对比于线极化天线，结构紧凑的全向圆极化天线具有更加广泛的应用需求。
[0003]常见的全向圆极化实现方法主要有：
①
利用电偶极子和磁偶极子的正交组合产生全向圆极化，因为产生圆极化的条件需要同时满足垂直极化分量和水平极化分量的幅度相等、相位相差90
°
，而电偶极子和磁偶极子的相位自然相差90
°
，因此只需要调整相应的幅度保持相等就能实现全向圆极化，利用电偶极子和磁偶极子的组合虽可产生全向圆极化，但天线纵向尺寸过大；
②
利用极化器将全向线极化转换为全向圆极化，采用极化器实现全向圆极化同样存在体积较大的问题；
③
将多个定向圆极化天线组合周向均匀摆放，每个天线负责一定角度范围内的圆极化，从而实现全向圆极化，通过该方式实现全向圆极化，不仅体积大，而且结构复杂，馈电网络难以设计；
④
利用法向模螺旋天线实现全向圆极化，螺旋天线一般由导电性能良好的金属线以螺旋的形式组成，当螺旋线周长约为一个波长左右时，天线工作在轴向模式，最强辐射出现在螺旋的轴向方向上；当螺旋线周长远小于一个波长时，天线工作在法向模式，此时天线的最强辐射方向垂直于螺旋轴；当螺旋线周长远大于一个波长时，天线为圆锥模螺旋天线。虽然轴向模螺旋天线与法向模螺旋天线都能够实现圆极化辐射，但轴向模螺旋天线为轴向辐射其辐射范围较小且尺寸较大，在空间有限的情况下，法向模螺旋天线因其具有更小的天线尺寸而更具优势。法向模螺旋天线可以近似等同于电小偶极子与环天线的组合。传统法向模螺旋天线产生全向圆极化辐射时，其螺旋间距s，螺旋周长c，以及工作波长λ需要满足在此条件下，螺旋及其紧凑但辐射电阻极低，当与常用的50欧同轴接头连接时会造成严重的阻抗失配，以至于辐射效率极低，难以应用于实际。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种全向圆极化天线、级联天线和天线阵列，用于解决现有技术中法向模螺旋天线产生全向圆极化辐射时，辐射电阻小，与同轴接头连接时会发生严重的阻抗失配，导致辐射效率低，难以应用于实际的技术问题。
[0005]本专利技术第一方面提供的一种全向圆极化天线，包括：
[0006]第一双螺旋结构、第二双螺旋结构、第三双螺旋结构、第四双螺旋结构、馈电结构和连接杆；
[0007]该第一双螺旋结构的螺旋半径小于该第三双螺旋结构的螺旋半径；
[0008]该第一双螺旋结构的一端通过该馈电结构与该第二双螺旋结构的一端共轴心连接，另一端通过该连接杆与该第三双螺旋结构共轴心连接；
[0009]该第二双螺旋结构的另一端通过该连接杆与该第四双螺旋结构共轴心连接；
[0010]该第一双螺旋结构和该第三双螺旋结构关于该馈电结构与该第二双螺旋结构和该第四双螺旋结构中心对称；
[0011]该第一双螺旋结构和该第二双螺旋结构的螺旋长度之和为0.5λ；
[0012]该第三双螺旋结构和该第四双螺旋结构的螺旋长度均为0.5λ。
[0013]在第一方面的第一种可能实现的天线中，该第一双螺旋结构和该第三双螺旋结构的截面形状相同；
[0014]该第一双螺旋结构和该连接杆的截面形状相同。
[0015]结合第一方面的第一种可能实现的天线，在第一方面的第二种可能实现的天线中，该第一双螺旋结构的截面形状为矩形、圆形、椭圆形或菱形。
[0016]在第一方面的第三种可能实现的天线中，该第一双螺旋结构、该第二双螺旋结构、该第三双螺旋结构、该第四双螺旋结构和该连接杆均由金属导体构成。
[0017]在第一方面的第四种可能实现的天线中，该第一双螺旋结构的螺旋圈数N1＝2；
[0018]该第三双螺旋结构的螺旋圈数N2＝1。
[0019]结合第一方面的、第一方面的第一种可能实现的天线、第一方面的第二种可能实现的天线、第一方面的第三种可能实现的天线或第一方面的第四种可能实现的天线，在第一方面的第五种可能实现的天线中，该第一双螺旋结构的螺旋半径r_helix＝1.5mm；
[0020]该第一双螺旋结构的匝间距pitch＝9mm；
[0021]该第三双螺旋结构的螺旋半径r_loop＝9mm；
[0022]该第三双螺旋结构的匝间距pitch_loop＝10.25mm。
[0023]结合第一方面的、第一方面的第一种可能实现的天线、第一方面的第二种可能实现的天线、第一方面的第三种可能实现的天线或第一方面的第四种可能实现的天线，在第一方面的第六种可能实现的天线中，该连接杆垂直于第一双螺旋结构的轴心；
[0024]该第一双螺旋结构的两条螺旋臂均通过一根该连接杆分别与该第三双螺旋结构的两条螺旋臂连接；
[0025]该第二双螺旋结构的两条螺旋臂均通过一根该连接杆分别与该第四双螺旋结构的两条螺旋臂连接。
[0026]结合第一方面的、第一方面的第一种可能实现的天线、第一方面的第二种可能实现的天线、第一方面的第三种可能实现的天线或第一方面的第四种可能实现的天线，在第一方面的第七种可能实现的天线中，该馈电结构包括两块金属块和一片馈电片；
[0027]两块该金属块和一片该馈电片构成工字形结构；
[0028]一块该金属块在延伸方向上的两端分别与该第一双螺旋结构的两条螺旋臂连接，另一块该金属块在延伸方向上的两端分别与该第二双螺旋结构的两条螺旋臂连接；
[0029]该金属块的延伸方向垂直于该第一双螺旋结构的轴心。
[0030]本专利技术第二方面提供的一种级联天线，包括：
[0031]第一方面提供的任一种可能实现的全向圆极化天线；
[0032]该全向圆极化天线在轴向方向上进行级联。
[0033]本专利技术第三方面提供的一种天线阵列，包括：
[0034]N个第一方面提供的任一种可能实现的全向圆极化天线，N为大于或等于2的整数；
[0035]N个该全向圆极化天线在垂直于轴向的方向上进行排列。
[0036]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：
[0037]本专利技术提供的一种全向圆极化天线设置有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全向圆极化天线，其特征在于，包括：第一双螺旋结构、第二双螺旋结构、第三双螺旋结构、第四双螺旋结构、馈电结构和连接杆；所述第一双螺旋结构的螺旋半径小于所述第三双螺旋结构的螺旋半径；所述第一双螺旋结构的一端通过所述馈电结构与所述第二双螺旋结构的一端共轴心连接，另一端通过所述连接杆与所述第三双螺旋结构共轴心连接；所述第二双螺旋结构的另一端通过所述连接杆与所述第四双螺旋结构共轴心连接；所述第一双螺旋结构和所述第三双螺旋结构关于所述馈电结构与所述第二双螺旋结构和所述第四双螺旋结构中心对称；所述第一双螺旋结构和所述第二双螺旋结构的螺旋长度之和为0.5λ；所述第三双螺旋结构和所述第四双螺旋结构的螺旋长度均为0.5λ。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：所述第一双螺旋结构和所述第三双螺旋结构的截面形状相同；所述第一双螺旋结构和所述连接杆的截面形状相同。3.根据权利要求2所述的一种全向圆极化天线，其特征在于：所述第一双螺旋结构的截面形状为矩形、圆形、椭圆形或菱形。4.根据权利要求1所述的一种全向圆极化天线，其特征在于：所述第一双螺旋结构、所述第二双螺旋结构、所述第三双螺旋结构、所述第四双螺旋结构和所述连接杆均由金属导体构成。5.根据权利要求1所述的一种全向圆极化天线，其特征在于：所述第一双螺旋结构的螺旋圈数N1＝2；所述第三双螺旋结构的螺旋圈数N2＝1。6.根据权利要求1至5任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卓著，朱红博，梁雨泉，曾子铭，张铭达，曾俊文，陈焰栅，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：