專利名稱：復(fù)合的螺旋天線振子及天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及天線振子及天線系統(tǒng)，更具體地，涉及一種復(fù)合的螺旋天線振子及天線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，用于接收AM/FM無線電廣播的車載天線普遍采用單極子λ /4波長(zhǎng)來設(shè)計(jì)一定長(zhǎng)度的金屬桿狀天線振子，這種天線振子比較長(zhǎng)。受國(guó)標(biāo)GB-11566-2009法規(guī)的限制，這種車載天線被設(shè)計(jì)成分體結(jié)構(gòu)，由天線振子和安裝底座組成，天線振子和安裝底座通過螺紋連接組合在一起，而天線振子易失落，造成天線整體失效。過長(zhǎng)過高的天線振子，在車輛行駛中也增加了風(fēng)的阻力，易折斷。后來出現(xiàn)了一種高度比較低，外型比較美觀的鯊魚鰭式車載天線，在其外殼內(nèi)采用螺旋天線振子。螺旋天線是一個(gè)慢波系統(tǒng)。電磁波在螺旋軸向方向上的傳播速度比在空氣中的速度小很多，所以波長(zhǎng)也相應(yīng)短很多。為了與工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)加以區(qū)別，把螺旋線中的波長(zhǎng)叫做“導(dǎo)波長(zhǎng)”。若把螺旋天線也做成諧振在四分之一波長(zhǎng)的天線，那么它應(yīng)是諧振在四分之一的“導(dǎo)波長(zhǎng)”上，因而由導(dǎo)體螺旋而成的螺旋天線的幾何長(zhǎng)度可比非螺旋天線短很多，但現(xiàn)有的由導(dǎo)體螺旋而成的螺旋天線仍無法以滿意的尺寸達(dá)到理想接收AM/FM無線電廣播的效果。這種鯊魚鰭式車載天線的體積較大，一般長(zhǎng)140-200mm、寬60_80mm。這種大體積天線要配合的天線底座也相應(yīng)變大，天線底座和車體的接觸面積也相應(yīng)較大，一般為7500-10000mm2。由于天線安裝底座必須具有一定弧度，使得能與車體安裝點(diǎn)處的曲面弧度吻合，否則極易出現(xiàn)汽車頂棚漏水。不同型號(hào)車輛的頂棚弧度沒有重復(fù)性， 天線底座面積大，弧度差異變大，這就使得天線的安裝底座只能適應(yīng)一款車型。為了滿足裝配需要，不同的天線安裝底座就必須重新開發(fā)模具，造成制造周期長(zhǎng)，成本相對(duì)比較高。另外，這種天線的天線振子的裝配是與汽車頂部鐵板呈小于30°傾斜角度安裝， 離汽車頂部比較近，就會(huì)產(chǎn)生安裝的多徑干擾、極化、增益損失大。因此，如何進(jìn)一步縮小天線的體積，成為人們努力的目標(biāo)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供一種復(fù)合的螺旋天線振子及天線系統(tǒng)。該螺旋天線振子包括支架和螺旋狀盤繞在該支架上的螺旋導(dǎo)線，所述支架具有用于固定所述螺旋導(dǎo)線的固定結(jié)構(gòu)。換句話說，這是一種以螺旋導(dǎo)線再次螺旋纏繞而形成的復(fù)合螺旋天線振子。優(yōu)選地，所述固定結(jié)構(gòu)為在該支架表面上的一個(gè)或多個(gè)連續(xù)凹槽，所述螺旋導(dǎo)線卡合到所述凹槽內(nèi)。優(yōu)選地，所述支架的形狀為選自實(shí)心或空心的鯊魚翅形，鯊魚翅形的底部寬度為 28-32mm,頂部寬度為13_17mm，左邊長(zhǎng)為53_57mm，右邊長(zhǎng)為44_48mm，板厚6_7mm，凹槽間距為 l_4mm。優(yōu)選地，螺旋導(dǎo)線在支架上纏繞的圈間間距為l_4mm。優(yōu)選地，所述螺旋導(dǎo)線由鍍有良好導(dǎo)電性能金屬外層的剛性導(dǎo)體制成，螺旋導(dǎo)線的直徑為0. 2-0. 5mm,圈間間距為0. 5-3. 0mm，螺旋直徑為1. 5_5mm，軸向長(zhǎng)度為300-600mm。優(yōu)選地，所述螺旋導(dǎo)線為鍍銅的鋼絲，鍍銅厚度為0. 10 μ m-0. 35 μ m,螺旋導(dǎo)線的直徑為0. 25-0. 35mm,圈間間距為0. 7-1. 5mm，螺旋直徑為2_3mm，軸向長(zhǎng)度為400-500mm。優(yōu)選地，所述支架的底端具有金屬片，與所述螺旋導(dǎo)線的底端連接到一起。優(yōu)選地，所述支架上纏繞的為四臂制螺旋導(dǎo)線。本實(shí)用新型還提供一種天線系統(tǒng)，包括如上所述的復(fù)合的螺旋天線振子，天線放大器，金屬安裝底座，天線外殼，安裝膠墊，天線放大器電纜線，GPS導(dǎo)航天線模塊以及GPS 導(dǎo)航天線信號(hào)輸出線，其中，所述螺旋天線振子和所述天線放大器安裝在所述金屬安裝底座上并放置在所述天線外殼內(nèi)，所述金屬安裝底座嵌裝在所述安裝膠墊內(nèi)，從而與車頂貼合，所述天線放大器包括FM選頻電路、FM放大電路、AM選頻電路、AM放大電路、電源電路、懸浮接地電路，其中所述懸浮接地電路包括一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)諧振回路，其中，所述GPS導(dǎo)航天線模塊設(shè)置在所述金屬安裝底座上，所述GPS導(dǎo)航天線模塊包括GPS導(dǎo)航天線和GPS導(dǎo)航放大器，所述GPS導(dǎo)航放大器包括級(jí)連的一級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路、聲表面濾波器、二級(jí)放大電路和三級(jí)放大電路，完成阻抗匹配的信號(hào)經(jīng)由GPS導(dǎo)航天線信號(hào)輸出線輸出。本實(shí)用新型還提供一種天線系統(tǒng)，包括如上所述的復(fù)合的螺旋天線振子，天線放大器，金屬安裝底座，天線外殼，安裝膠墊，天線放大器電源線和天線放大器輸出電纜線， GPS導(dǎo)航天線模塊以及GPS導(dǎo)航天線信號(hào)輸出線，其中，所述螺旋天線振子和所述天線放大器安裝在所述金屬安裝底座上并放置在所述天線外殼內(nèi)，所述金屬安裝底座嵌裝在所述安裝膠墊內(nèi)，從而與車頂貼合，所述天線放大器包括FM選頻電路、FM放大電路、AM選頻電路、AM放大電路、電源電路、懸浮接地電路，其中所述懸浮接地電路包括一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)諧振回路，其中，所述GPS導(dǎo)航天線模塊設(shè)置在所述金屬安裝底座上，所述GPS導(dǎo)航天線模塊包括GPS導(dǎo)航天線和GPS導(dǎo)航放大器，所述GPS導(dǎo)航放大器包括級(jí)連的一級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路、聲表面濾波器和二級(jí)集成電路放大電路，完成阻抗匹配的信號(hào)經(jīng)由GPS導(dǎo)航天線信號(hào)輸出線輸出。該螺旋天線振子為圓極化波，AM/FM共用一個(gè)天線振子，本實(shí)用新型的螺旋天線振子體積小，天線振子可以垂直設(shè)置于安裝底座上，安裝方便。天線振子可根據(jù)不同的天線外殼繞成相對(duì)應(yīng)的形狀，滿足不同天線外殼的需要。根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例，螺旋天線振子的支架為鯊魚翅形，該天線的安裝底座面積為比現(xiàn)有技術(shù)的鯊魚鰭式安裝底座減小了一半，其長(zhǎng)度為長(zhǎng)度比現(xiàn)有技術(shù)也減小了一半。由于底座面積小，從而節(jié)省成本，安裝方便，適合多種車型，無需再重新開發(fā)天線模具。而且因?yàn)轶w積小與車頂貼合緊密。
圖1A-1C為本實(shí)用新型的天線振子的一實(shí)施例的示意圖；圖1D-1G為本實(shí)用新型的天線振子的另一實(shí)施例的示意圖；圖1H-1J為本實(shí)用新型的天線振子的又一實(shí)施例的示意圖；圖1K-1M為本實(shí)用新型的天線振子的又一實(shí)施例的示意圖；圖2A為本實(shí)用新型的天線振子的另一實(shí)施例的立體圖；圖2B和圖2C分別為圖2A中所示的天線振子的側(cè)視圖和俯視圖；圖3為圖2A中所示的天線振子的支架的示意圖；圖4為圖2A中所示的天線振子的螺旋導(dǎo)線的示意圖；圖5為圖2A中所示的天線振子的諧振頻率圖；圖6和圖7分別為圖2A中所示的天線振子的水平和垂直方向圖；圖8為本實(shí)用新型的天線系統(tǒng)的一實(shí)施例的示意圖；圖9為圖8中所示的天線放大器的一實(shí)施例的示意圖；圖10為圖9中所示的天線放大器的一實(shí)現(xiàn)電路圖；圖11為圖9中所示的懸浮接地電路的又一實(shí)現(xiàn)電路圖；圖12為本實(shí)用新型的天線系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示意圖；圖13為圖12所示的GPS導(dǎo)航天線放大器的一實(shí)施例的示意圖圖14為圖13所示的GPS導(dǎo)航天線放大器的一實(shí)現(xiàn)電路圖；圖15為圖13所示的GPS導(dǎo)航天線放大器的又一實(shí)施例的示意圖；圖16為圖15所示的GPS導(dǎo)航天線放大器的一實(shí)現(xiàn)電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式
的示例。圖1A-1C為本實(shí)用新型的組合螺旋天線振子的一實(shí)施例的示意圖。圖IA為正視圖，圖IB為傾斜狀態(tài)下的正視圖，圖IC為俯視圖。天線振子包括支架和螺旋導(dǎo)線，螺旋導(dǎo)線螺旋狀盤纏在支架上，形成組合螺旋天線振子，支架為圓柱體。圖1D-1G為本實(shí)用新型的組合螺旋天線振子的另一實(shí)施例的示意圖。圖ID為立體圖，圖IE為正視圖，圖IF為水平狀態(tài)下的正視圖，圖IG為俯視圖，支架為半圓錐形多棱體。圖1H-1J為本實(shí)用新型的組合螺旋天線振子的又一實(shí)施例的示意圖。圖IH為立體圖，圖II為正視圖，圖IJ為俯視圖，支架為圓錐體。圖1K-1M為本實(shí)用新型的組合螺旋天線振子的又一實(shí)施例的示意圖；圖IK為傾斜狀態(tài)下的立體圖，圖IL為正視圖，圖IM為俯視圖，支架為圓柱體，支架上采用四臂繞制螺旋導(dǎo)線，四個(gè)螺旋導(dǎo)線振子順序相差差90度，從而可增加天線接收增益。上面列舉了幾種形狀的支架，顯然本申請(qǐng)不限于上述幾種形狀，支架可以是空心的，也可以是實(shí)心的，繞制可以是單臂、雙臂或四臂形式，任何適于具體安裝應(yīng)用、美觀、機(jī)械或電氣指標(biāo)等要求的形狀都是可以的。上面是在支架上盤繞螺旋導(dǎo)線的示例，當(dāng)螺旋導(dǎo)線剛度足夠大時(shí)，可以省略支架，所述復(fù)合的螺旋天線振子可以由螺旋狀盤繞的一條或多條不相交的螺旋導(dǎo)線組成。支架的表面可以設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)卡口或凹槽，螺旋導(dǎo)線嵌入到凹槽中，凹槽用于將螺旋導(dǎo)線固定到支架上。所述卡口或凹槽可以離散地分布在支架表面。優(yōu)選地，所述一個(gè)或多個(gè)凹槽是連貫的，首尾相接，盤旋在支架上，螺旋導(dǎo)線沿著凹槽纏繞在支架中，從而固定效果更好。當(dāng)支架上纏繞多條螺旋導(dǎo)線時(shí)，例如圖1K-1M所示的四臂繞制螺旋導(dǎo)線，可以顯著提高天線增益。相應(yīng)地可以在支架表面設(shè)置四條凹槽，四條凹槽彼此不相交。優(yōu)選地，螺旋導(dǎo)線b由剛性導(dǎo)電材質(zhì)彎曲纏繞制成，所述剛性導(dǎo)電材料可例如鋼， 這使得其不易變形，螺旋導(dǎo)線b可以是左旋也可以是右旋。螺旋導(dǎo)線采用鋼絲主要是保持螺旋導(dǎo)線的剛度，減小或避免裝配或使用時(shí)螺旋間距的可能變化對(duì)天線振子指標(biāo)的影響。 為了提高性能，該剛性導(dǎo)電材料外鍍有更良好導(dǎo)電性能的金屬外層，例如銅，也可以鍍其他更有利的金屬或合金。根據(jù)天線需要的工作頻率來調(diào)節(jié)螺旋導(dǎo)線b的軸向長(zhǎng)度h、螺旋導(dǎo)線的線徑d、圈間間距s以及螺旋的直徑D。一個(gè)具有良好效果的實(shí)施例是，所述螺旋導(dǎo)線 b的線徑d為0. 2-0. 5mm，圈間的間距s為0. 5-3. Omm,螺旋的直徑D為1. 5_5mm，整個(gè)螺旋導(dǎo)線b的軸向長(zhǎng)度h為300-600mm。螺旋導(dǎo)線b在支架c上纏繞時(shí)圈與圈之間應(yīng)留有合適的間距，例如在l_4mm之間，以避免產(chǎn)生串?dāng)_，但過大的纏繞間距將會(huì)導(dǎo)致天線振子尺寸過大。圖2A-2C顯示了根據(jù)本申請(qǐng)的又一實(shí)施例，圖2B是圖2A所示的組合螺旋天線振子的側(cè)視圖，圖2C是圖2A所示的組合螺旋天線振子的俯視圖。該天線振子使用時(shí)優(yōu)選地如圖所示直立放置。支架c 一端設(shè)置有頂部埋伏件a，另一端設(shè)置有底部埋伏件i，支架c 上設(shè)有連貫的凹槽，沿著凹槽纏繞有螺旋導(dǎo)線b。頂部埋伏件a優(yōu)選地為金屬焊片，底部埋伏件i優(yōu)選地為磷銅焊片，螺旋導(dǎo)線b —端與頂部埋伏件a焊接在一起，另一端與底部埋伏件i焊接在一起，底部埋伏件i與在后面詳述的天線放大器焊接或插接在一起。該天線振子的支架c的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3所示，支架c由注塑模具注塑而成，兩面全部設(shè)有凹槽，且首尾相接，支架大體呈鯊魚翅形，也可以稱為不對(duì)稱梯形。鯊魚翅形的底部寬度為觀-32讓，頂部寬度為13-17mm，左邊長(zhǎng)為53_57mm，右邊長(zhǎng)為44_48mm，板厚6_7mm，凹槽間距為l_4mm。例如，梯形底部寬度S約為30mm，梯形頂部寬度T約為15mm，梯形左邊長(zhǎng) N約為55mm，梯形右邊長(zhǎng)W約為46mm，隔板厚度約為6. 2mm，相鄰層的凹槽間距約為2mm，凹槽的深度約為2mm，作為實(shí)例在圖中顯示了介質(zhì)隔板共有9層凹槽，但顯然本實(shí)用新型的思想并不限于此，凹槽盤旋的傾斜角可以調(diào)整，優(yōu)選的傾斜角為小，使得凹槽平緩盤旋。天線振子使用時(shí)可以直立放置或斜放，優(yōu)選地為直立放置。圖4顯示了螺旋導(dǎo)線b的另一個(gè)實(shí)施例，螺旋導(dǎo)線用直徑為0. 25-0. 35mm的鍍銅鋼絲繞成，優(yōu)選為0.3mm。圈間間距s為0.7-1. 5mm，優(yōu)選0.9mm。螺旋直徑D為 2-3mm,優(yōu)選2. 5mm,軸向長(zhǎng)度h為350_500mm，優(yōu)選為415mm。螺旋導(dǎo)線b的鍍銅厚度為 0. 10 μ m-0. 35 μ m,優(yōu)選為0. 20 μ m-0. 30 μ m。鍍銅厚度太薄時(shí)，銅層顏色較淺，諧振效果不好；太厚時(shí)銅層易脫落，成本也高。螺旋導(dǎo)線并不限于鍍銅，也可以根據(jù)需要鍍銀或其它金屬或合金。螺旋導(dǎo)線采用鋼絲主要是保持螺旋導(dǎo)線的剛度，減小或避免裝配或使用時(shí)螺旋間距的可能變化對(duì)天線振子指標(biāo)的影響。如上所述的天線振子的諧振頻率為98士3MHz，如圖5所示，可以看出其在諧振頻率處相比于現(xiàn)有技術(shù)的_2db有很好的諧振效果。[0062]圖6和圖7是圖2A、圖3和圖4所示的天線振子的水平和垂直方向圖。從圖中可以看出該天線振子在水平和垂直方向接收效果良好，是性能良好的圓極化天線。根據(jù)本申請(qǐng)的另一技術(shù)方案，本申請(qǐng)還提出一種天線系統(tǒng)，其包括如上所述的組合螺旋天線振子，以及與該天線振子配合使用的天線放大器。該天線系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例如圖8所示，該天線系統(tǒng)包括天線外殼1，天線振子2，天線放大器3，金屬安裝底座4，安裝膠墊5，安裝螺母6，天線放大器電源線7，天線放大器輸出電纜線8 (其可以采用同軸電纜線)。另外，天線放大器電源線7和天線放大器輸出電纜線8可以合而為一，用放大器輸出電纜線8進(jìn)行電源供電，幻象供電方式。該天線振子2以圖2A所示的天線振子為例，顯然也可以使用圖1A-1D所示的天線振子。本申請(qǐng)的天線振子可以同時(shí)工作于AM和FM頻段，天線振子2上的螺旋導(dǎo)線與天線放大器3輸入端相連，天線振子2與天線放大器3都設(shè)置在天線殼體1內(nèi)，并安裝在金屬安裝底座4上，形成一個(gè)整體，金屬安裝底座4嵌裝在安裝膠墊5內(nèi)，便于和車體的貼合，既減小了體積又不會(huì)造成天線接收振子2的失落，更提高了防水性和耐久性。無線電廣播信號(hào)經(jīng)天線振子2接收極化后，輸入到天線放大器3后進(jìn)行信號(hào)放大， 再由天線放大器輸出電纜線8輸出，饋電到車載接收機(jī)中，天線放大器的電源由天線放大器電源線7提供。圖9顯示了圖8中所示的天線放大器3的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，該天線放大器包括FM選頻電路301、FM放大電路311、AM選頻電路302、AM放大電路312、電源電路303。螺旋天線振子ANT把接收到的無線電廣播信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，分別輸入到FM選頻回路301和AM選頻回路302。從輸入到FM選頻回路301的高頻信號(hào)中選出87 108MHz的調(diào)頻信號(hào)，被選出的FM高頻信號(hào)進(jìn)入FM放大電路311后被放大，被放大的FM高頻信號(hào)傳輸?shù)焦灿幂敵龆俗覴F OUT，最后經(jīng)天線放大器輸出電纜線傳輸?shù)杰囕d接收機(jī)。在AM選頻回路302中從輸入的高頻信號(hào)中選出520KHz-1710KHz的AM信號(hào)，被選出的AM信號(hào)進(jìn)入AM 放大電路312后被放大，被放大的AM信號(hào)傳輸?shù)焦灿幂敵龆俗覴F OUT，最后經(jīng)天線放大器輸出電纜線傳輸?shù)杰囕d接收機(jī)。所述電源電路303為所述天線放大器3供電，天線放大器3可以工作在3_5V。優(yōu)選地，電源電路303還可以包括濾波電路。優(yōu)選地，所述天線放大器還包括放電保護(hù)電路304，該放電保護(hù)電路304能夠防止浪涌、雷擊、靜電對(duì)放大器的影響，保護(hù)放大器的正常工作。優(yōu)選地，所述天線放大器采用了采用懸浮接地技術(shù)，即所述天線放大器3還包括懸浮接地電路305，懸浮接地電路305利用并聯(lián)諧振時(shí)阻抗無限大原理，相對(duì)地增加天線的增益。懸浮接地電路305設(shè)置在AM放大電路312的近地點(diǎn)。圖10為圖9所示的天線放大器的一個(gè)實(shí)現(xiàn)電路圖。FM選頻電路301包括電容 Cl C3、電感Ll L3。天線振子ANT與電容Cl、電感Ll串聯(lián)，電感Ll的另一端與電容 C2、電感L2、電容C3相連，電容C2、電感L2并聯(lián)，并聯(lián)的另一公共端接地，電感L3和電容C3 串聯(lián)，組成3階帶通濾波器，電容C3的另一端與FM放大電路511相連。FM放大電路511包括Q1、電阻Rl R5、電容C4 C6。電感L4上偏置電阻R3和電容C4并聯(lián)后與三極管Ql 集電極相連，另一端與上偏置電阻R2串聯(lián)，下偏置電阻Rl分別與上偏置電阻R2、三極管Ql 的基極相連，三極管Ql的發(fā)射極經(jīng)電阻R4接地，電感L4與三極管集電極相連，另一端與電容C6、電阻R5相連，電容C6的另一端接地，三極管Ql的集電極通過電容C5與共用輸出端子RF OUT相連。AM選頻電路302包括串聯(lián)的電容C7、電感L6、電阻R6，電阻R6的另一端與AM放大電路312相連。AM放大電路312包括電阻R7 R10、場(chǎng)效應(yīng)管Q2、電容C9、上偏置電阻 R9、下偏置電阻R8和限流電阻RlO。上偏置電阻R9與下偏置電阻R8、限流電阻RlO相連，下偏置電阻R8的另一端接地，限流電阻R7的另一端和電感L6、電阻R6相連，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極與濾波電容C9，上偏置電阻R9分別相連，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極與源極負(fù)反饋電阻R10、 電容C8分別相連，電容C8通過電感L7與共用輸出端子RF OUT相連。電源電路303包括二極管D1、電容ClO C13、電感L5、電阻Rl 1、直流電源Vcc通過導(dǎo)線與二極管Dl相連，二極管Dl的另一端與電感L5電容C13、電阻Rll相連，電容C13 的另一端接地，電阻Rll的另一端與電容ClO C12、電阻R5分別相連，電容ClO C12的另一端分別接地。在天線振子ANT的輸入端連有放電保護(hù)回路304，其為一放電管DSP，天線振子ANT 與放電管DSP、FM選頻回路301、AM選頻回路302分別相連，放電管DSP的另一端直接接地。懸浮接地電路305包括電感L、電感LL、電容CC，具體連接方式是，天線放大器的地線與電感L相連，電感L與電感LL、電容CC分別相連，電容CC、電感LL并聯(lián)后直接與安裝底板相連，安裝底板搭鐵與車載蓄電池負(fù)極相連。下面簡(jiǎn)述圖10所示的天線放大器3的工作原理。輸入到FM選頻電路501的高頻信號(hào)，經(jīng)電容Cl C3、電感Ll L3所組成的三階帶通濾波器濾波后，選出87 108MHz的調(diào)頻信號(hào)，被選出的FM高頻信號(hào)進(jìn)入FM放大電路311后被放大，被放大的FM高頻信號(hào)經(jīng)輸出電容C5傳輸?shù)焦灿幂敵龆俗覴F OUT,最后經(jīng)天線放大器輸出電纜線傳輸?shù)杰囕d接收機(jī)。在FM放大電路311中電阻Rl R3和電阻R4、R5是調(diào)節(jié)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的偏置電阻，其中R4是負(fù)反饋電阻，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，電容C4調(diào)整放大器輸入阻抗，電感L4和電容 C6、C5是放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)。輸入到AM選頻電路302的高頻信號(hào)經(jīng)電容C7、電感L6、電阻R6組成的串聯(lián)諧振回路選頻后選出520KHz-1710KHz的AM信號(hào)，被選出的AM信號(hào)進(jìn)入AM信號(hào)放大電路512后被放大，被放大的AM信號(hào)經(jīng)電容C8、電感L7的串聯(lián)諧振回路的二次選頻后選出AM信號(hào)，輸出到共用輸出端子RF OUT。同樣的原理最后經(jīng)天線放大器輸出電纜線饋電到車載接收機(jī)。 在AM放大電路312中電阻R7 RlO是調(diào)節(jié)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的偏置電路，電阻RlO是負(fù)反饋電阻，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。另外在放大器的電源電路303中，二極管Dl是反極性保護(hù)二極管，電容C12、C11、 C10、C13、電阻R11、電感L5組成Π型濾波。天線放大器3的地線采用了懸浮接地技術(shù)，經(jīng)過電感L與電感LL、電容CC所組成的并聯(lián)諧振回路直接搭鐵。電容Ce、電感LL是典型的并聯(lián)諧振回路，諧振在FM和AM頻段上，由于并聯(lián)諧振回路是電壓諧振，所以阻抗是無窮大，這樣相對(duì)增加了天線的增益。相比而言，現(xiàn)有的懸浮接地是放大器的負(fù)極通過一個(gè)電感器搭鐵同蓄電池負(fù)極相連，該電感器是在印刷電路板上用印刷線繞制成的電感，由于受空間限制，該電感器的電感量不可能做的太大(一般為，1 彡 47η，4= ω 1，那么 4 = 2 JIfl = 2*3. 14*108*106*47*1(Γ9 =31. 87 Ω，可見對(duì)信號(hào)的隔離作用很小)，而本申請(qǐng)所用電感器是電子元器件廠生產(chǎn)的成品電感器，電感量彡1 μ H，從而能大大提高天線增益。圖11顯示了圖9中所示的懸浮接地電路的又一實(shí)現(xiàn)電路圖，其使用了多個(gè)LC并聯(lián)諧振回路，串聯(lián)使用，從而可以在工作頻段內(nèi)進(jìn)行多點(diǎn)補(bǔ)償。圖12顯示了根據(jù)本申請(qǐng)的天線系統(tǒng)的又一實(shí)施方式，該天線系統(tǒng)除了包括如上所述的天線振子和放大器電路，還組合了 GPS導(dǎo)航天線(工作頻段為 1574. 397ΜΗΖ-1576. 443MHz)。所述天線系統(tǒng)包括天線外殼1，天線振子2，天線放大器3， 金屬安裝底座4，安裝膠墊5，安裝螺母6，天線放大器電源線7，天線放大器輸出電纜線8， GPS導(dǎo)航天線模塊9，GPS導(dǎo)航天線信號(hào)輸出線10。GPS導(dǎo)航天線模塊9包括GPS導(dǎo)航天線和GPS導(dǎo)航天線放大器，上述天線振子和GPS導(dǎo)航天線都設(shè)置在天線外殼1內(nèi)。GPS導(dǎo)航天線模塊9設(shè)置在天線振子2的前端，也并裝在金屬安裝底板4上。GPS導(dǎo)航天線模塊9的地直接和金屬安裝底座4相連，由于無線電廣播接收天線采用懸浮接地技術(shù)，能有效抑制波段的衰減和模塊之間的耦合。圖13為圖12所示的GPS導(dǎo)航天線放大器的一實(shí)施例的示意圖。GPS導(dǎo)航天線采用了平板微帶天線，其收到的導(dǎo)航信號(hào)經(jīng)一級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路401放大后轉(zhuǎn)入到聲表面濾波器中，經(jīng)濾波后再經(jīng)二級(jí)放大電路402和三級(jí)放大電路403放大后，完成阻抗匹配，由導(dǎo)航天線輸出端子RF OUT傳輸?shù)紾PS導(dǎo)航天線信號(hào)輸出線10后饋電給導(dǎo)航主機(jī)。一級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路401可以用場(chǎng)效應(yīng)管放大器實(shí)現(xiàn)，二級(jí)放大電路402和三級(jí)放大電路403 可以用三極管低噪聲放大器實(shí)現(xiàn)。GPS導(dǎo)航天線放大器還可以包括放電保護(hù)電路404，其與上面所說的放電保護(hù)電路304類似，在此不再贅述。圖14顯示了圖13中所示的GPS導(dǎo)航天線放大器的一實(shí)現(xiàn)電路圖。如圖所示，平板微帶天線ANT通過電容Cl與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極相連，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極與電感Li、電容Cl相連，電感Ll的另一端接地，場(chǎng)效應(yīng)管的源極分別與電阻Rl、電容C2 C3相連，電阻 R1、電容C2、C3的另一端接地，組成負(fù)反饋電路，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極D接有限流電阻R2，電阻R2的另一端與電感L2電容C4相連，電容C4的另一端與聲表面濾波器的輸入端相連，電感L2的另一端與電容C5、電阻R6 R7、電容C12 C13、電感L8相連，聲表面濾波器的輸出端與電容C6相連，電容C6的另一端與電感L3、三極管Q2基極相連，電感L3的另一端與電容C7、電阻R4相連，電容C7的另一端接地，三極管Q2的發(fā)射極和電容C8的另一端都接地，三極管Q2的集電極與電阻R3、電容C8相連，電容C8的另一端接地，電阻R3的另一端與電阻R4 R5、電容CO相連，電阻R5的另一端與電感L5串聯(lián)，電感L5的另一端與電容C9、 電阻R6相連，電容Cll C13、電容C9、C5的另一端都分別接地，電容CO的另一端與三級(jí)管Q3的基極，電感L4相連，電感L4的另一端與電阻R0、電感L6串聯(lián)后與三極管Q3的集電極相連。三極管Q3的集電極分別與電容C10、電感L6 L7相連，電感L7的另一端，與電容Cll、電阻R7相連，電容ClO的另一端與DSP、電感L8和電源端子RF OUT相連。這種電路可實(shí)現(xiàn)2. 5 5. 5V寬電壓工作，且性能不變，相比于現(xiàn)有技術(shù)的GPS放大器只能工作在 5V有了很大的改進(jìn)。圖15為圖12所示的GPS導(dǎo)航天線放大器的又一實(shí)施例的示意圖。如圖所示，GPS 導(dǎo)航天線放大器包括二級(jí)放大電路一級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路501和二級(jí)集成電路放大電路 502，還包括聲表面濾波器。一級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路501可以用場(chǎng)效應(yīng)管低噪聲放大器實(shí)現(xiàn)。GPS導(dǎo)航天線放大器還可以包括放電保護(hù)電路504，其與上面所說的放電保護(hù)電路304
1類似，在此不再贅述。圖16顯示了圖13中所示的GPS導(dǎo)航天線放大器的一實(shí)現(xiàn)電路圖。如圖所示，GPS 導(dǎo)航天線放大器只有二級(jí)放大電路，前級(jí)是場(chǎng)效應(yīng)管低噪聲放大電路，后一級(jí)是集成電路放大電路，可穩(wěn)定地工作在5 士0. 5V電壓范圍內(nèi)。微帶天線ANT與電阻Rl、電容Cl相連，電阻R1、電容Cl并聯(lián)后通過電感L2與場(chǎng)效應(yīng)管Ql的柵極相連，場(chǎng)效應(yīng)管的源極與電阻R2、 電容C2 C5相連，電阻R2、電容C2 C5的另一端全部接地，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極與電容 C6、C10、電阻R7相連，電容ClO的另一端接地，電容C6的另一端與聲表面濾波器的輸入端電阻R3相連，電阻R3的另一端接地，聲表面濾波器的輸出端與電容C7相連，電容C7的另一端與集成電路的輸入端相連，電阻R7的另一端與電阻R8 R9、電容Cll C12、電感L3 相連，電容Cll C12、電阻R9的另一端全部接地，電阻R8的另一端與電容C13、集成電路 ICl的電源端相連，集成電路的接地端直接接地，電容C13的另一端接地，集成電路ICl的輸出端與電容C8相連，電容C8的另一端與電阻R4 R5相連，電阻R4的另一端接地，電阻 R5的另一端與電阻R6、電容C9相連，電阻R6的另一端接地，電容C9的另一端與DSP、電感 L3信號(hào)和電源端子RF OUT相連。以上兩種低噪聲放大電路的電參數(shù)如下增益30士3dB，噪聲系數(shù)1. 5dB(25°C )， 駐波比< 1. 9，帶外抑制> 25dB。本申請(qǐng)的天線在加裝外殼1后，其工作頻率稍微有降低，以FM為例，大約降低 3MHz，因此，在制造時(shí)，可以將裸的天線振子的諧振頻率調(diào)節(jié)的比期望工作頻率稍高?？梢灶A(yù)見，本申請(qǐng)的天線可以與GPS天線、手機(jī)天線、無線電視天線和衛(wèi)星數(shù)字音頻廣播天線組合使用。綜上所述，本實(shí)用新型的組合螺旋天線的設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，其安裝底座是背景技術(shù)中所述的現(xiàn)有鯊魚鰭式安裝底座面積的一半(約3500mm2)，長(zhǎng)度只有現(xiàn)有天線的1/2 (例如圖中尺寸77mm)，接收效果好。在電路上采用了懸浮接地技術(shù)，利用并聯(lián)諧振來增加天線振子對(duì)電磁波的接收，另外天線振子是螺旋導(dǎo)線繞成在垂直于安裝底座的不規(guī)則梯形上，實(shí)現(xiàn)了電磁波的圓極化接收，可有效地解決現(xiàn)有的車載天線過長(zhǎng)易失落，體積大，安裝面積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高等方面存在的問題。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合的螺旋天線振子，其特征在于，包括支架和螺旋狀盤繞在該支架上的螺旋導(dǎo)線，所述支架具有用于固定所述螺旋導(dǎo)線的固定結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合的螺旋天線振子，其特征在于，所述固定結(jié)構(gòu)為在該支架表面上的一個(gè)或多個(gè)連續(xù)凹槽，所述螺旋導(dǎo)線卡合到所述凹槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合的螺旋天線振子，其特征在于，所述支架的形狀為選自實(shí)心或空心的鯊魚翅形，鯊魚翅形的底部寬度為28-32mm，頂部寬度為13_17mm，左邊長(zhǎng)為53-57mm，右邊長(zhǎng)為44_48mm，板厚6_7mm，凹槽間距為l_4mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合的螺旋天線振子，其特征在于，螺旋導(dǎo)線在支架上纏繞的圈間間距為l_4mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合的螺旋天線振子，其特征在于，所述螺旋導(dǎo)線由鍍有良好導(dǎo)電性能金屬外層的剛性導(dǎo)體制成，螺旋導(dǎo)線的直徑為0. 2-0. 5mm，圈間間距為 0. 5-3. 0mm，螺旋直徑為1. 5_5mm，軸向長(zhǎng)度為300_600mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合的螺旋天線振子，其特征在于，所述螺旋導(dǎo)線為鍍銅的鋼絲，鍍銅厚度為0. 10 μ m-0. 35 μ m，螺旋導(dǎo)線的直徑為0. 25-0. 35mm，圈間間距為 0. 7-1. 5mm，螺旋直徑為2_3mm，軸向長(zhǎng)度為400-500mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合的螺旋天線振子，其特征在于，所述支架的底端具有金屬片，與所述螺旋導(dǎo)線的底端連接到一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合的螺旋天線振子，其特征在于，所述支架上纏繞的為四臂制螺旋導(dǎo)線。
9.一種天線系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的復(fù)合的螺旋天線振子，天線放大器，金屬安裝底座，天線外殼，安裝膠墊，天線放大器電纜線，GPS導(dǎo)航天線模塊以及GPS導(dǎo)航天線信號(hào)輸出線，其中，所述螺旋天線振子和所述天線放大器安裝在所述金屬安裝底座上并放置在所述天線外殼內(nèi)，所述金屬安裝底座嵌裝在所述安裝膠墊內(nèi)，從而與車頂貼合，所述天線放大器包括FM選頻電路、FM放大電路、AM選頻電路、AM放大電路、電源電路、 懸浮接地電路，其中所述懸浮接地電路包括一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)諧振回路，其中，所述GPS導(dǎo)航天線模塊設(shè)置在所述金屬安裝底座上，所述GPS導(dǎo)航天線模塊包括GPS導(dǎo)航天線和GPS導(dǎo)航放大器，所述GPS導(dǎo)航放大器包括級(jí)連的一級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路、聲表面濾波器、二級(jí)放大電路和三級(jí)放大電路，完成阻抗匹配的信號(hào)經(jīng)由GPS導(dǎo)航天線信號(hào)輸出線輸出。
10.一種天線系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的復(fù)合的螺旋天線振子，天線放大器，金屬安裝底座，天線外殼，安裝膠墊，天線放大器電源線和天線放大器輸出電纜線，GPS導(dǎo)航天線模塊以及GPS導(dǎo)航天線信號(hào)輸出線，其中，所述螺旋天線振子和所述天線放大器安裝在所述金屬安裝底座上并放置在所述天線外殼內(nèi)，所述金屬安裝底座嵌裝在所述安裝膠墊內(nèi)，從而與車頂貼合，所述天線放大器包括FM選頻電路、FM放大電路、AM選頻電路、AM放大電路、電源電路、懸浮接地電路，其中所述懸浮接地電路包括一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)諧振回路， 其中，所述GPS導(dǎo)航天線模塊設(shè)置在所述金屬安裝底座上，所述GPS導(dǎo)航天線模塊包括GPS導(dǎo)航天線和GPS導(dǎo)航放大器，所述GPS導(dǎo)航放大器包括級(jí)連的一級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路、聲表面濾波器和二級(jí)集成電路放大電路，完成阻抗匹配的信號(hào)經(jīng)由GPS導(dǎo)航天線信號(hào)輸出線輸出。
專利摘要一種復(fù)合的螺旋天線振子及天線系統(tǒng)，包括支架和螺旋狀盤繞在該支架上的螺旋導(dǎo)線，所述支架具有用于固定所述螺旋導(dǎo)線的固定結(jié)構(gòu)。該復(fù)合的螺旋天線振子為圓極化波，AM/FM共用一個(gè)天線振子，本實(shí)用新型的復(fù)合的螺旋天線振子體積小，諧振效果好，安裝方便。天線振子可根據(jù)不同的天線外殼繞成相對(duì)應(yīng)的形狀，滿足不同天線外殼的需要。
文檔編號(hào)H01Q1/14GK202167608SQ20112019587
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
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