專利名稱：天線組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用同步衛(wèi)星作為多個(gè)移動(dòng)地面站之間的鏈路的移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線，特別涉及一種能使電磁波的天線方向圖有選擇地取向以獲得最佳增益的天線裝置。
在上述的那種通信系統(tǒng)中，各地面移動(dòng)站的天線要求采用高增益的圓極化全向桅桿式天線，以便可以在所有方位角下工作。由于要求高增益，因而要求天線的仰角方向圖具有高度的方向性。同步衛(wèi)星會(huì)出現(xiàn)在分布在不同地理位置的地面移動(dòng)站的地平線上空，因此為使地面移動(dòng)站的天線達(dá)到最大的增益，地面站天線的主輻射波瓣應(yīng)調(diào)節(jié)到對(duì)著同步衛(wèi)星的精確仰角上。一般說來，澳大利亞衛(wèi)星通信系統(tǒng)目前采用的同步衛(wèi)星仰角為東經(jīng)160度，有關(guān)的地面站的天線要獲得最佳的增益時(shí)在例如悉尼的合適仰角為50度，而在珀斯，天線合適的仰角為30度。
有些周知的天線裝置采用陣列定相法用電子學(xué)的方法控制天線輻射波瓣的仰角，但這種方法既復(fù)雜，花費(fèi)又較大。此外，某些周知的衛(wèi)星通信天線裝置，例如四線螺旋形成天線，其仰角波瓣方向圖的波束寬，增益低，因而不受歡迎。
本發(fā)明的目的是提供一種簡單、增益較高、其輻射波瓣的仰角調(diào)節(jié)起來簡單的天線裝置。
本發(fā)明提供的用來收發(fā)給定波長射頻信號(hào)的天線組件具有一個(gè)金屬饋管件，該饋管件中敷有與管件共軸線的導(dǎo)體，導(dǎo)體的一端接射頻信號(hào)源;饋管件的周圍以雙線的形式共軸線環(huán)繞有兩個(gè)預(yù)定長度、直徑和螺距的導(dǎo)線螺旋管，各螺旋管的一端通常耦合到內(nèi)導(dǎo)體的另一端，各螺旋管的另一端分別固定到第一環(huán)形支撐件上。第一環(huán)形支撐件由介電材料制成，可滑動(dòng)地環(huán)繞著所述饋管件配置。所述天線組件還有一個(gè)帶刻度的調(diào)節(jié)裝置，用以有選擇地在至少某一軸向上移動(dòng)所述第一環(huán)形支撐件，從而至少使各飄動(dòng)的螺旋管的所述螺距維持預(yù)定的間距，進(jìn)而從所述天線組件上將所述給定的波長輻射的電磁波全向方向圖的仰角改變到與所選取刻度對(duì)應(yīng)的仰角位置上。
為了可輕易地將本發(fā)明付諸實(shí)施，現(xiàn)在結(jié)合


本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。附圖中圖1示出了本發(fā)明天線組件的雙線螺旋形天線元件;
圖2示出了圖1天線元件的頂部部分;
圖3示出了圖1天線元件的底部部分;
圖4示出了里面裝有圖1天線元件的天線罩組件;
圖5示出了天線組件調(diào)節(jié)元件細(xì)節(jié)的剖視圖;
圖6舉例說明了圖1天線元件的直徑與螺距之間的關(guān)系;
圖6a示出了圖1天線元件典型的方向圖。
參看附圖。天線元件有一個(gè)銅質(zhì)饋管1，管中有一個(gè)共軸線的內(nèi)導(dǎo)體2為介電材料3所包圍。饋管1固定附著在底座件4上，射頻信號(hào)即通過底座件4饋到內(nèi)導(dǎo)體3中。
饋管1周圍形成有兩個(gè)鈹銅導(dǎo)線制成的螺旋管5和6，形成雙線螺旋管。各螺旋管5、6的一端固定附著在底部的環(huán)形支撐件7上，支撐件7由介電材料制成，可滑動(dòng)地環(huán)繞著饋管1配置。各螺旋管的另一端在電氣上端接在設(shè)在介電材料制成的頂部環(huán)形支撐件10上相應(yīng)的接觸區(qū)8和9上。頂部支撐件10環(huán)繞著饋管1，固定附在饋管1上。內(nèi)導(dǎo)體2的遠(yuǎn)端端接在接觸區(qū)9上。接觸區(qū)8和9由預(yù)定長度的電纜平衡轉(zhuǎn)換器11耦合起來。
圖4和5中所示的天線罩組件包括一個(gè)被射頻能穿透的介電材料制成的管形件12。管形件12的內(nèi)徑最好與雙線螺線管的直徑相等。管形件12共軸線可滑動(dòng)地套入管形底座調(diào)節(jié)導(dǎo)向件13中。天線罩組件還包括一個(gè)鎖定圈14，與底座調(diào)節(jié)導(dǎo)向件13端部的螺紋(圖中未示出)配合工作。
管形件12的外表面上刻有預(yù)定的刻度15，供調(diào)定所要求的輻射波瓣仰角之用。管形底座調(diào)節(jié)導(dǎo)向件13的內(nèi)表面16上設(shè)有兩條預(yù)定間距的平行溝道17，供分別與兩個(gè)調(diào)節(jié)導(dǎo)向銷配合工作用，圖中可以看到其中一個(gè)導(dǎo)向銷18從底部支撐件7表面伸出，伸入管形件12中，嵌入相應(yīng)的溝道17中。
裝配天線時(shí)，將圖1所示的天線元件放入天線罩組件中，使天線組件的底座件4共軸線固定在管形底座調(diào)節(jié)導(dǎo)向件13的端部部分中。調(diào)節(jié)導(dǎo)向銷18分別與螺紋溝道17配合接合，因而扭轉(zhuǎn)管形件12圍繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)促使底部支撐件7軸向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變各螺旋管的螺距，同時(shí)保持各螺旋管的直徑基本不變且等于管形件12的內(nèi)徑，以避免螺旋管移動(dòng)。
參看圖6和圖6a，圖中用曲線示出了雙線螺旋形天線元件的直徑與螺距之間的關(guān)系。這個(gè)關(guān)系可用下式表示D =1Πλ(λ - 2 P S i n φ )-P2COS2φ]]>其中D＝螺旋管的直徑(米)P＝同一個(gè)螺旋管各圈之間的螺距(米)λ＝輻射頻率下的波長(米)Φ＝仰角(度)從上式可以看出，改變給定雙線螺旋管的直徑和螺距可以完全連續(xù)調(diào)節(jié)仰角Φ。實(shí)際中控制的辦法是保持螺旋管的直徑在天線罩內(nèi)基本上不變。
在實(shí)際應(yīng)用中，使用配備有本發(fā)明天線裝置的移動(dòng)地面站的人必要時(shí)可扭轉(zhuǎn)管形件12使其與預(yù)定的刻度15對(duì)齊來調(diào)節(jié)輻射波瓣的仰角。刻度可以標(biāo)出地理標(biāo)志，例如城市名稱。天線的輻射波瓣仰角調(diào)節(jié)好之后，上緊鎖定環(huán)14，將管形件12鎖定。
權(quán)利要求
1.一種用來收發(fā)給定波長射頻信號(hào)的天線組件，所述組件包括一個(gè)金屬饋管件，饋管件中敷有與管件共軸線的導(dǎo)體，導(dǎo)體的一端接射頻信號(hào)源，饋管件的周圍以雙線的形式共軸線環(huán)繞有兩個(gè)預(yù)定長度、直徑和螺距的導(dǎo)線螺旋管，各螺旋管的一端通常耦合到內(nèi)導(dǎo)體的另端，各螺旋管的另端分別固定到第一環(huán)形支撐件上，第一環(huán)形件由介電材料制成，可滑動(dòng)地環(huán)繞著所述饋管件配置；其中所述天線組件還包括一個(gè)帶刻度的調(diào)節(jié)裝置，用以有選擇地在至少一個(gè)軸向上移動(dòng)所述第一環(huán)形支撐件，從而至少使各飄動(dòng)的螺旋管的所述螺距維持預(yù)定的間距，進(jìn)而從所述天線組件上將所述給定的波長輻射的電磁波全向方向圖的仰角改變到與所選取刻度對(duì)應(yīng)的仰角位置上。
2.如權(quán)利要求1所述的天線組件，其特征在于，所述帶刻度的調(diào)節(jié)裝置除使所述第一環(huán)形支撐件軸向移動(dòng)外，還使所述支撐件繞所述金屬饋管件按預(yù)定的方向部分轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使各螺旋管的直徑基本上不變。
3.如權(quán)利要求3所述的天線組件，其特征在于，所述帶刻度的調(diào)節(jié)裝置包括一個(gè)由射頻能穿透的介電材料制成的管形殼體件和一個(gè)管形底座件，所述管形殼體件的一端可滑動(dòng)地套入所述管形底座件中，所述兩螺旋管、所述管形殼體件和所述管形底座件共軸線，所述兩螺旋管裝在所述管形殼體件中，且所述第一環(huán)形支撐件附在所述管形殼件上，其中所述管形底座件的內(nèi)表面有兩個(gè)平行的螺紋溝道與從所述管形殼體件坐落在所述管形底座件中的部分向外伸出的兩個(gè)銷件配合工作，從而有選擇地部分轉(zhuǎn)動(dòng)所述管形殼體件時(shí)使所述第一環(huán)形支撐件部分轉(zhuǎn)動(dòng)和作軸向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使所述螺旋管的螺距改變預(yù)定距離，且所述螺旋管的直徑基本上保持不變。
4.如以上任一權(quán)利要求所述的天線組件，包括固定在所述金屬饋管端部部分上的第二環(huán)形支撐件，該第二環(huán)形支撐件包括一個(gè)接觸裝置，將各螺旋管的所述一端連接到所述內(nèi)導(dǎo)體的所述另端。
5.如權(quán)利要求4所述的天線組件，其中所述接觸裝置包括兩個(gè)接觸區(qū)，各接觸區(qū)分別與螺旋管的所述一端相連接，所述一個(gè)接觸區(qū)還與所述內(nèi)導(dǎo)體的另端相連接，所述接觸區(qū)都用一個(gè)預(yù)定長度的平衡轉(zhuǎn)換電纜裝置連接起來。
6.如3至5任一權(quán)利要求所述的天線組件，其中所述管形殼件上包括刻有刻度的裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的天線組件，其中所述帶刻度的裝置包括表示地理位置的標(biāo)記。
8.如3至7任一權(quán)利要求所述的天線組件，包括一個(gè)鎖定裝置，供將所述管形殼件可解除地鎖定到所述管形底座件上。
9.如以上任一權(quán)利要求所述的天線組件，其中所述導(dǎo)線螺旋管由鈹銅導(dǎo)線制成。
10.一種如說明書附圖1至6a說明的天線裝置。
全文摘要
通過同步衛(wèi)星進(jìn)行通信的地面移動(dòng)站用的一種桅桿式天線組件，該天線組件中裝有天線輻射波瓣仰角調(diào)節(jié)裝置，可以從任何地理位置有選擇地調(diào)節(jié)天線輻射波瓣的仰角，使增益達(dá)到最佳狀態(tài)。按照本發(fā)明，該天線組件有一個(gè)雙線螺旋管配置在一個(gè)天線罩中，天線罩的端部與螺紋軌道在管形底座件中配合工作，從而扭轉(zhuǎn)天線罩時(shí)使螺旋管變形，改變了螺旋管的螺距，從而改變從天線輻射的輻射波瓣的仰角。
文檔編號(hào)H01Q11/08GK1110011SQ94113000
公開日1995年10月11日 申請(qǐng)日期1994年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月6日
發(fā)明者N·A·麥唐納德, M·A·哈里斯 申請(qǐng)人:阿爾卡泰爾有限公司