專利名稱：帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圓極化螺旋天線，具體涉及帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線。
背景技術(shù)：
螺旋天線是由螺旋形的金屬線作為輻射體的一種天線，由于螺旋線纏繞的形狀不同，可以分為圓柱螺旋、橢圓柱螺旋、圓錐螺旋以及球面螺旋等，其中軸向模是螺旋天線的一種重要的工作模式，該種模式主要產(chǎn)生沿著螺旋軸向的輻射，并且輻射的電磁波是圓極化波，所以廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通訊中，近來隨著移動通信的發(fā)展，為了獲得大范圍的穩(wěn)定的無線局域網(wǎng)絡(luò)覆蓋，軸向模螺旋天線也被用作基站天線。軸向模式工作的螺旋天線的輸入阻抗在較寬頻帶(理論值接近2: I的頻率范圍)內(nèi)近似是一個常數(shù)，約為140Ω，所以具有寬帶阻抗特性。通常螺旋天線的增益由螺旋圈數(shù)確定，在螺距一定的情況下，螺旋線越長天線增益就越高，但是當(dāng)圈數(shù)過大時，增益提高的效果就不明顯了，并且天線的制作也將變得十分復(fù)雜。為了獲得高增益，可以采取三種方式:一、組陣:缺點(diǎn)是會引入復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)，使陣列的應(yīng)用受到限制；二、采用變升角的軸向模橢圓柱形螺旋作為天線輻射器:和普通螺旋天線在相同軸向長度、圈數(shù)條件下相比，增益在一定頻率范圍內(nèi)最大可增加IdB左右，但天線的制作十分復(fù)雜；三、采用大反射面:采用這種方法的天線具有較高的增益和簡單的結(jié)構(gòu)，但是該天線的尺寸非常大。另外，現(xiàn)有饋電端口阻抗一般是50 Ω，如果直接給140 Ω的螺旋天線饋電，則會產(chǎn)生22.5%的能量反射損耗，因此必須要考慮阻抗匹配問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有螺旋天線圈數(shù)過大時，增益提高的效果不明顯，并且天線的制作也將變得十分復(fù)雜的問題，進(jìn)而提出帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線。本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明包括正方形邊界金屬網(wǎng)、螺旋線、圓形金屬地板和同軸饋電線，正方形邊界金屬網(wǎng)設(shè)置在螺旋線上端的上方，且正方形邊界金屬網(wǎng)的下表面與螺旋線的上端端面的距離為16mm，同軸饋電線的外導(dǎo)體上端與圓形金屬地板的下表面連接，螺旋線的下端穿過圓形金屬地板的上表面與同軸饋電線上端端面內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體連接，正方形邊界金屬網(wǎng)的下表面與圓形金屬地板的上表面平行，螺旋線的中心軸線與圓形金屬地板的上表面垂直。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在引入了一個正方形邊界金屬網(wǎng)加載后，在對其它性能影響較小的情況下，增益由IOdB增加到lldB，獲得了顯著提高；本發(fā)明沒有添加專門的阻抗變換器，僅僅利用螺旋線與金屬地板之間距離變化進(jìn)行調(diào)配，使得天線的工作頻帶為2GHz-2.6GHz，相對帶寬達(dá)到了 26%的較大值；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小，和未進(jìn)行加載的普通螺旋天線相比，單位軸向長度產(chǎn)生的增益值較高。


圖1是本發(fā)明的主視圖，圖2是正方形邊界金屬網(wǎng)的俯視圖，圖3是天線駐波系數(shù)仿真結(jié)果，圖4是天線在2.4GHz的圓極化增益方向圖的仿真結(jié)果。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一:結(jié)合圖1至圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線包括正方形邊界金屬網(wǎng)1、螺旋線2、圓形金屬地板3和同軸饋電線4，正方形邊界金屬網(wǎng)I設(shè)置在螺旋線2上端的上方，且正方形邊界金屬網(wǎng)I的下表面與螺旋線2的上端端面的距離hi為16mm，同軸饋電線4的外導(dǎo)體上端與圓形金屬地板3的下表面連接，螺旋線2的下端穿過圓形金屬地板3的上表面與同軸饋電線4上端端面內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體連接，正方形邊界金屬網(wǎng)I的下表面與圓形金屬地板3的上表面平行，螺旋線2的中心軸線與圓形金屬地板3的上表面垂直。
具體實(shí)施方式
二:結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線的正方形邊界金屬網(wǎng)I由正方形框體1-1、多個橫線1-2和多個縱線1-3組成，多個橫線1-2和多個縱線1-3交錯設(shè)置在正方形框體1-1內(nèi)，且多個橫線1-2與多個縱線1-3在正方形框體1-1內(nèi)構(gòu)成了多個正方形網(wǎng)孔1-4，多個正方形網(wǎng)孔1-4呈矩陣狀排列。本實(shí)施方式的技術(shù)效果是:引入的正方形邊界金屬網(wǎng)則減小了加載的元件重量，結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三:結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線的正方形框體1-1的邊長為41mm 43mm，正方形框體1-1的每個框邊的寬度Wl為2mm 2.5mm,每個橫線1-2的寬度W2為2mm 2.5mm,每個縱線1-3的寬度W3為2mm 2.5mm,每個正方形網(wǎng)孔1-4的邊長為8mm 9mm。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
二相同。
具體實(shí)施方式
四:結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線的正方形框體1-1的邊長為42mm，正方形框體1_1的每個框邊的寬度Wl為2mm，每個橫線1-2的寬度W2為2mm，每個縱線1-3的寬度W3為2mm，每個正方形網(wǎng)孔1-4的邊長為8mm。本實(shí)施方式的技術(shù)效果是:既保證了加載的正方形金屬網(wǎng)的強(qiáng)度，又可以有效減輕加載元件的重量，并能夠使天線的增益提高，同時其它參數(shù)變化很小。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
五:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線的螺旋線2的直徑D為31mm 33mm，螺旋線2的螺距S為23mm 25mm，螺旋線2的圈數(shù)為5圈。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線的螺旋線2的直徑D為32_，螺旋線2的螺距S為24_。本實(shí)施方式的技術(shù)效果是:沒有引入專門的阻抗變換器，僅通過螺旋線的螺距及直徑等參數(shù)的設(shè)置就可以實(shí)現(xiàn)天線在較寬頻帶內(nèi)的阻抗匹配。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
五相同。
具體實(shí)施方式
七:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線的圓形金屬地板3的直徑為95_ 105mm,圓形金屬地板3的厚度為2mm 5mm。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
八:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線的圓形金屬地板3的直徑為100mm,圓形金屬地板3的厚度為2mm ο本實(shí)施方式的技術(shù)效果是:圓形金屬地板結(jié)合螺旋線的尺寸可以使天線在較寬的頻帶內(nèi)達(dá)到阻抗匹配。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
七相同。
具體實(shí)施方式
九:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線的同軸饋電線4是直徑為5mm 9mm的50 Ω同軸電纜制作的同軸饋電線4。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線的同軸饋電線4是直徑為9mm的50 Ω同軸電纜制作的同軸饋電線4。本實(shí)施方式的技術(shù)效果是:采用直徑較大的電纜可以提高天線的功率容量，適用于基站等場合。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
九相同。
權(quán)利要求
1.帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線，其特征在于:所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線包括正方形邊界金屬網(wǎng)(I)、螺旋線(2)、圓形金屬地板(3)和同軸饋電線(4)，正方形邊界金屬網(wǎng)(I)設(shè)置在螺旋線(2)上端的上方，且正方形邊界金屬網(wǎng)⑴的下表面與螺旋線⑵的上端端面的距離(hi)為16mm，同軸饋電線⑷的外導(dǎo)體上端與圓形金屬地板(3)的下表面連接，螺旋線(2)的下端穿過圓形金屬地板(3)的上表面與同軸饋電線(4)上端端面內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體連接，正方形邊界金屬網(wǎng)(I)的下表面與圓形金屬地板(3)的上表面平行，螺旋線(2)的中心軸線與圓形金屬地板(3)的上表面垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線，其特征在于:正方形邊界金屬網(wǎng)(I)由正方形框體(1-1)、多個橫線(1-2)和多個縱線(1-3)組成，多個橫線(1-2)和多個縱線(1-3)交錯設(shè)置在正方形框體(1-1)內(nèi)，且多個橫線(1-2)與多個縱線(1-3)在正方形框體(1-1)內(nèi)構(gòu)成了多個正方形網(wǎng)孔(1-4)，多個正方形網(wǎng)孔(1-4)呈矩陣狀排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線，其特征在于:正方形框體(1-1)的邊長為41mm 43mm，正方形框體(1-1)的每個框邊的寬度(Wl)為2mm 2.5mm，每個橫線(1-2)的寬度(W2)為2mm 2.5臟，每個縱線(1-3)的寬度(W3)為2mm 2.5mm,每個正方形網(wǎng)孔(1-4)的邊長為8_ 9_。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線，其特征在于:正方形框體(1-1)的邊長為42mm，正方形框體(1_1)的每個框邊的寬度(Wl)為2mm，每個橫線(1-2)的寬度(W2)為2mm，每個縱線(1-3)的寬度(W3)為2mm，每個正方形網(wǎng)孔(1-4)的邊長為8mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線，其特征在于:螺旋線⑵的直徑(D)為31mm 33mm，螺旋線⑵的螺距⑶為23mm 25mm，螺旋線(2)的圈數(shù)為5圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線，其特征在于:螺旋線⑵的直徑⑶為32mm，螺旋線⑵的螺距⑶為24mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線，其特征在于:圓形金屬地板⑶的直徑為95mm 105mm,圓形金屬地板(3)的厚度為2mm 5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線，其特征在于:圓形金屬地板⑶的直徑為100mm,圓形金屬地板(3)的厚度為2mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線，其特征在于:同軸饋電線⑷是直徑為5mm 9mm的50 Ω同軸電纜制作的同軸饋電線(4)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線，其特征在于:同軸饋電線⑷是直徑為9mm的50Ω同軸電纜制作的同軸饋電線(4)。
全文摘要
帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線，它涉及圓極化螺旋天線，具體涉及帶有正方形邊界金屬網(wǎng)加載的圓極化螺旋天線。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有螺旋天線圈數(shù)過大時，增益提高的效果不明顯，并且天線的制作也將變得十分復(fù)雜的問題。本發(fā)明的正方形邊界金屬網(wǎng)設(shè)置在螺旋線上端的上方，且正方形邊界金屬網(wǎng)的下表面與螺旋線的上端端面的距離為16mm，同軸饋電線的外導(dǎo)體上端與圓形金屬地板的下表面連接，螺旋線的下端穿過圓形金屬地板的上表面與同軸饋電線上端端面內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體連接，正方形邊界金屬網(wǎng)的下表面與圓形金屬地板的上表面平行，螺旋線的中心軸線與圓形金屬地板的上表面垂直。本發(fā)明用于無線電領(lǐng)域。
文檔編號H01Q1/48GK103117450SQ201310067730
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者林澍, 王立娜, 張春雷, 劉曦, 馬欣茹, 王力卓 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)