四臂螺旋天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種螺旋天線，尤其涉及一種四臂螺旋天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，特別是隨著我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展和日臻完善，基于北斗衛(wèi)星的導(dǎo)航定位和移動(dòng)通信在軍事和民用領(lǐng)域獲得了越來(lái)越多的應(yīng)用，比如運(yùn)輸監(jiān)控、水文監(jiān)測(cè)、防洪抗汛，以及提供定位、通信和授時(shí)等綜合服務(wù)，從而在人們的工作生活中起到了越來(lái)越重要的作用。
[0003]在衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)和衛(wèi)星通信技術(shù)中，作為衛(wèi)星信號(hào)的接收和發(fā)射天線，螺旋天線、特別是四臂螺旋天線(QuadrifiIar Helix Antenna，QHA)是一種具有圓極化和寬波束特性的天線，其輻射方向圖呈心型，而且前后比優(yōu)異，且不需要接地，因此被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信和全球定位系統(tǒng)等無(wú)線電技術(shù)領(lǐng)域。
[0004]然而，現(xiàn)有的四臂螺旋天線屬于窄帶寬的諧振式天線，想要實(shí)現(xiàn)寬頻或者兩個(gè)以上頻段的多頻段工作是非常困難的，特別是現(xiàn)有的四臂螺旋天線無(wú)法實(shí)現(xiàn)頻率相隔較遠(yuǎn)的兩個(gè)以上頻段的多頻段工作，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)四臂螺旋天線的輸入阻抗，從而實(shí)現(xiàn)輸入端口與饋電端口的阻抗匹配，以減小能量損失和提高天線整體增益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種螺旋天線，該螺旋天線能夠?qū)崿F(xiàn)頻率相隔較遠(yuǎn)的兩個(gè)以上頻段的多頻段工作。根據(jù)本發(fā)明的螺旋天線還能夠通過(guò)四臂螺旋天線的螺旋臂的結(jié)構(gòu)調(diào)整來(lái)調(diào)節(jié)螺旋天線的輸入阻抗，從而實(shí)現(xiàn)輸入端口與饋電端口的阻抗匹配，以減小能量損失和提高天線整體增益。
[0006]本發(fā)明提供一種螺旋天線，包括螺旋臂，所述螺旋臂包括:第一螺旋臂部、至少一個(gè)第二螺旋臂部和第三螺旋臂部。第一螺旋臂部和第二螺旋臂部間隔設(shè)置。第一螺旋臂部的一端和第二螺旋臂部的一端與第三螺旋臂部的一端相連接。并且第三螺旋臂部的另一端與對(duì)螺旋臂饋電的螺旋臂饋電端相連接。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第一螺旋臂部和第二螺旋臂部的螺旋半徑相同，并且第一螺旋臂部和第二螺旋臂部的升角相同。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在展開(kāi)成平面狀態(tài)下，第一螺旋臂部和第二螺旋臂部相平行。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第一螺旋臂部和第二螺旋臂部與第三螺旋部一體形成。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第一螺旋臂部的另一端為自由端。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第二螺旋臂部的另一端為自由端。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第一螺旋臂部的長(zhǎng)度大于第二螺旋臂部的長(zhǎng)度。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第一螺旋臂部比第二螺旋臂部長(zhǎng)5_-80_。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第一螺旋臂部的長(zhǎng)度范圍為20mm-200mm。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第一螺旋臂部的長(zhǎng)度范圍為30mm-l50mm。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第一螺旋臂部的長(zhǎng)度范圍為40mm-lOOmm。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第二螺旋臂部的長(zhǎng)度范圍為1mm-150mm。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第二螺旋臂部的長(zhǎng)度范圍為20mm-100mm。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第二螺旋臂部的長(zhǎng)度范圍為30mm-70mm。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第三螺旋臂部的長(zhǎng)度范圍為3mm-l50mm。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第三螺旋臂部的長(zhǎng)度范圍為IOmm-120mm。
[0022 ]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第三螺旋臂部的長(zhǎng)度范圍為30mm-l OOmm。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，該螺旋天線還包括柱狀支撐體，螺旋臂設(shè)置于柱狀支撐體的外周壁上，柱狀支撐體由介電材料制成。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，柱狀支撐體由柔性材料制成，螺旋臂通過(guò)印刷工藝印制于展開(kāi)狀態(tài)的柱狀支撐體的表面上。
[0025]如此構(gòu)造的螺旋天線結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，體積小，并且易于加工。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第一螺旋臂部的另一端延伸到柱狀支撐體的頂端，第三螺旋臂部的另一端延伸到所述柱狀支撐體的底端。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，該螺旋天線還包括饋電網(wǎng)絡(luò)，饋電網(wǎng)絡(luò)具有饋電單元和向螺旋臂饋電的螺旋臂饋電端。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，螺旋天線為四臂螺旋天線，該四臂螺旋天線包括四個(gè)所述螺旋臂。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的螺旋天線，能夠?qū)崿F(xiàn)頻率相隔較遠(yuǎn)的兩個(gè)以上頻段的多頻段工作。根據(jù)本發(fā)明的螺旋天線還能夠通過(guò)螺旋天線的螺旋臂的結(jié)構(gòu)調(diào)整來(lái)調(diào)節(jié)螺旋天線的輸入阻抗，從而實(shí)現(xiàn)輸入端口與饋電端口的阻抗匹配，以減小能量損失和提高天線整體增益。而且，本發(fā)明的螺旋天線結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，體積小，并且易于加工。
【附圖說(shuō)明】
[0030]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，并不能理解為其對(duì)本發(fā)明的構(gòu)成任何限制。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他實(shí)施例以及其他實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的附圖。
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的螺旋天線的示意性的立體圖；
[0032]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的螺旋天線展開(kāi)為平面狀態(tài)的示意性的視圖；
[0033]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的螺旋天線的饋電網(wǎng)絡(luò)的示意性的結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖4是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的螺旋天線的示意性的立體圖；
[0035]圖5是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的螺旋天線展開(kāi)為平面狀態(tài)的示意性的視圖；
[0036]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例一個(gè)實(shí)例的螺旋天線的回波損耗示意圖；
[0037]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例一個(gè)實(shí)例的螺旋天線的高頻增益輻射示意圖；
[0038]圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例一個(gè)實(shí)例的螺旋天線的低頻增益輻射示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)以上的實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式。需要說(shuō)明的是，基于本發(fā)明中的這些實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所提供的螺旋天線包括螺旋臂。螺旋臂包括第一螺旋臂部、至少一個(gè)第二螺旋臂部和第三螺旋臂部。第一螺旋臂部和第二螺旋臂部間隔設(shè)置。第一螺旋臂部的一端和第二螺旋臂部的一端與第三螺旋臂部的一端相連接。并且第三螺旋臂部的另一端與對(duì)螺旋臂饋電的螺旋臂饋電端相連接。
[0041]在下文所描述的本發(fā)明的實(shí)施例中，參照在衛(wèi)星定位裝置和衛(wèi)星通信裝置中常用的四臂螺旋天線對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以知道，這并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制，本發(fā)明的概念、思想和構(gòu)思可以運(yùn)用到其他種類(lèi)的螺旋天線。
[0042]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的四臂螺旋天線10的示意性的立體圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的四臂螺旋天線10展開(kāi)為平面狀態(tài)的示意性的視圖。如圖1和2所示，四臂螺旋天線10包括螺旋臂11。螺旋臂11包括第一螺旋臂部111、第二螺旋臂部112和第三螺旋臂部113。如圖1和2所示，第一螺旋臂部111和第二螺旋臂部112間隔設(shè)置。第一螺旋臂部111的一端和第二螺旋臂部112的一端與第三螺旋臂部113的一端相連接。第三螺旋臂部113的另一端與對(duì)螺旋臂饋電的螺旋臂饋電端相連接。這里，如果沒(méi)有特殊說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“連接”一般是指電連接。具體地說(shuō)，四臂螺旋天線10包括4個(gè)螺旋臂U。由于4個(gè)螺旋臂11的結(jié)構(gòu)是相似的，因此，為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，在附圖中僅對(duì)一個(gè)螺旋臂11進(jìn)行標(biāo)記。
[0043]如圖1和2所示，第一螺旋臂部111和第二螺旋臂部112的螺旋半徑相同。第一螺旋臂部111和第二螺旋臂部112的升角相同。進(jìn)一步地說(shuō)，如圖2所示，在展開(kāi)成平面狀態(tài)下，第一螺旋臂部111和第二螺旋臂部112相平行。進(jìn)一步地說(shuō)，第三螺旋臂部113與第一螺旋臂部111和第二螺旋臂部112的螺旋半徑相同。第三螺旋臂部113與第一螺旋臂部111和第二螺旋臂部112的升角相同。
[0044]進(jìn)一步地說(shuō)，如圖1和2所示，第一螺旋臂部111和第二螺旋臂部112與第三螺旋部113—體形成。
[0045]在該實(shí)施例中，如圖1和2所示，第一螺旋臂部111的另一端為自由端。第二螺旋臂部112的另一端為自由端。這里，自由端是指不與其他物體電連接的一端。
[0046]如圖1所示，四臂螺旋天線10還包括柱狀支撐體12，螺旋臂11設(shè)置于柱狀支撐體12的外周壁上。柱狀支撐體12可采用任何適合制作螺旋天線的形狀，比如圓柱形、圓筒形、管狀等。在一種【具體實(shí)施方式】中，柱狀支撐體12可用片材或薄膜卷制而成。柱狀支撐體12由介電材料制成，優(yōu)選柱狀支撐體12材料是柔性介質(zhì)薄膜。優(yōu)選地，柱狀支撐體12采用高介電常數(shù)的材料制成，所述材料例如是、但不限于樹(shù)脂玻璃、塑料、陶瓷等。
[0047]進(jìn)一步地說(shuō)，4個(gè)螺旋臂11通過(guò)本領(lǐng)域常用的螺旋臂11成型工藝形成于柱狀支撐體12的外周壁上。比如當(dāng)柱狀支撐體12由柔性材料制成時(shí)，4個(gè)螺旋臂11通過(guò)印刷工藝印制于展開(kāi)狀態(tài)的柱狀支撐體12的表面上。然后，通過(guò)卷曲該柔性材料成柱狀從而獲得支撐著4個(gè)螺旋臂11的柱狀支撐體12。如此構(gòu)造的四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，體積小，并且易于加工。
[0048]如圖1和2所示，第一螺旋臂部111的另一端延伸到柱狀支撐體12的頂端。第三螺旋臂部113的另一端延伸到柱狀支撐體12的底端。四臂螺旋天線10還包括底座13。柱狀支撐體12的底端與設(shè)置有饋電網(wǎng)絡(luò)的底座13固定連接。
[0049]在本實(shí)施例中，四臂螺旋天線10還包括饋電