單端口雙頻雙圓極化天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單端口雙頻雙圓極化天線，包括高頻四臂組件、低頻四臂組件、巴倫、饋電端口以及接地板，所述低頻四臂螺旋組件螺旋環(huán)繞并固定于巴倫外側(cè)壁，所述高頻四臂組件位于巴倫的頂部且固定于低頻四臂組件；所述巴倫底部設(shè)置有饋電端口，所述接地板固定于巴倫底部；所述低頻四臂組件包括第一支架、第二支架以及第一連接臂，所述第一支架位于巴倫頂部，所述第二支架位于巴倫底部；所述第一連接臂為螺旋形分布的連桿，第一支架與第二支架之間通過第一連接臂連接固定；所述高頻四臂組件包括四條第二連接臂，四條第二連接臂沿巴倫長度方向螺旋向外延伸。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、天線輻射性能加好，適合小型化的天線設(shè)計(jì)。
【專利說明】單端口雙頻雙圓極化天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種單端口雙頻雙圓極化天線。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的雙圓極化天線多為利用雙端口的雙頻雙圓極化福射天線結(jié)構(gòu)方案。目前的單端口雙頻雙圓極化天線主要包括如下幾種:1、雙頻雙圓極化微帶天線的設(shè)計(jì)，其利用在圓形微帶天線上開弧形縫隙，實(shí)現(xiàn)單端口雙頻雙圓極化輻射的天線方案，是基于微帶天線變形的一種方案，具備微帶天線的特性，其阻抗調(diào)節(jié)需要費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且其帶寬窄，輻射效率不夠高。2、多頻帶寬波束四臂螺旋天線設(shè)計(jì)(Design of a Novel Dual-BandWide-Beam Quadrifilar Helix Antenna)中，利用不同大小內(nèi)外四臂螺旋天線相套的方式，實(shí)現(xiàn)單端口雙頻圓極化波的輻射的天線方案，只能實(shí)現(xiàn)同向圓極化波的輻射，無法實(shí)現(xiàn)分別的雙頻雙圓極化。3、雙頻帶雙圓極化背射螺旋天線，利用兩個(gè)單臂螺旋套在一起實(shí)現(xiàn)雙頻雙圓極化，該天線雖然可以實(shí)現(xiàn)雙頻雙圓極化，但其圓極化軸比并不優(yōu)秀，該天線利用的是雙單臂螺旋內(nèi)套結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)的輻射波束并不夠?qū)?；本該天線輻射并不優(yōu)秀，前后比差下端需要反射腔(扼流環(huán))進(jìn)行修正；該天線需要介質(zhì)材料作為支撐；該天線由于其工作模式，再加上后端的反射腔，天線整體尺寸非常大。
[0003]對(duì)于雙頻雙圓極化天線，目前已有的方案以雙端口為主，類似于兩個(gè)圓極化天線合成一體分別工作，對(duì)于單端口的雙頻雙圓極化天線設(shè)計(jì)很少。有鑒于此，有必要對(duì)單端口的雙頻雙圓極化天線的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種結(jié)構(gòu)簡單、天線輻射效率高，適合小型化天線設(shè)計(jì)的單端口雙頻雙圓極化天線。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:提供一種單端口雙頻雙圓極化天線，包括高頻四臂組件、低頻四臂組件、巴倫、饋電端口以及接地板，所述低頻四臂螺旋組件螺旋環(huán)繞并固定于巴倫外側(cè)壁，所述高頻四臂組件位于巴倫的頂部且固定于低頻四臂組件；所述巴倫底部設(shè)置有饋電端口，所述接地板固定于巴倫底部；
[0006]所述低頻四臂組件包括第一支架、第二支架以及第一連接臂，所述第一支架位于巴倫頂部，所述第二支架位于巴倫底部；所述第一連接臂為螺旋形分布的連桿，第一支架與第二支架之間通過第一連接臂連接固定；
[0007]所述高頻四臂組件包括第二連接臂，所述第二連接臂的數(shù)量為四，四條第二連接臂沿巴倫長度方向螺旋向外延伸；
[0008]所述低頻四臂組件接收低頻段輻射圓極化波，高頻四臂組件接收高頻段輻射圓極化波，低頻四臂組件及高頻四臂組件接收對(duì)應(yīng)的信號(hào)并經(jīng)過巴倫傳遞至同一饋電端口，并通過饋電端口與外部器件耦合。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中的雙頻帶雙圓極化的天線，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，并且天線的輻射性能不好的問題，本發(fā)明提供了一種單端口雙頻雙圓極化天線，其主要采用高頻四臂組件、低頻四臂組件以及巴倫，低頻四臂組件螺旋環(huán)繞巴倫并與巴倫固定連接，高頻四臂組件位于巴倫頂部并且固定于低頻四臂組件上，該低頻四臂組件接收低頻段輻射圓極化波，其工作模式為背向模，而高頻四臂組件接收高頻段輻射圓極化波，其工作模式為前向模，低頻四臂組件及高頻四臂組件接收對(duì)應(yīng)的信號(hào)并經(jīng)過巴倫傳遞至同一饋電端口，并通過饋電端口與外部器件耦合，通過單端口實(shí)現(xiàn)耦合高頻段與低頻段的目的。整個(gè)天線的結(jié)構(gòu)簡單，天線的高度小，適合小型化的要求，并且天線的輻射性能較好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明單端口雙頻雙圓極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為圖1的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為圖1的頂部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明中巴倫的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5為本發(fā)明單端口雙頻雙圓極化天線低頻工作時(shí)的可實(shí)現(xiàn)增益方向圖；
[0015]圖6為本發(fā)明單端口雙頻雙圓極化天線高頻工作時(shí)的可實(shí)現(xiàn)增益方向圖。
[0016]標(biāo)號(hào)說明:
[0017]1、高頻四臂組件；2、低頻四臂組件；3、巴倫；4、饋電端口；
[0018]5、接地板；11、第二連接臂；21、第一支架；22、第一連接臂；
[0019]23、第二支架；31、巴倫內(nèi)芯； 32、饋電內(nèi)芯。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖予以說明。
[0021]本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于:采用高頻四臂組件、低頻四臂組件以及巴倫，低頻四臂組件螺旋環(huán)繞巴倫并與巴倫固定連接，高頻四臂組件位于巴倫頂部并且固定于低頻四臂組件上，該低頻四臂組件接收低頻段輻射圓極化波，而高頻四臂組件接收高頻段輻射圓極化波，低頻四臂組件及高頻四臂組件接收對(duì)應(yīng)的信號(hào)并經(jīng)過巴倫傳遞至同一饋電端口，并通過饋電端口與外部器件耦合，通過單端口實(shí)現(xiàn)耦合高頻段與低頻段目的。
[0022]請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖3，一種單端口雙頻雙圓極化天線，包括高頻四臂組件1、低頻四臂組件2、巴倫3、饋電端口 4以及接地板5，所述低頻四臂螺旋組件螺旋環(huán)繞并固定于巴倫3外側(cè)壁，所述高頻四臂組件I位于巴倫3的頂部且固定于低頻四臂組件2 ;所述巴倫3底部設(shè)置有饋電端口 4，所述接地板5固定于巴倫3底部；
[0023]所述低頻四臂組件2包括第一支架21、第二支架23以及第一連接臂22，所述第一支架21位于巴倫3頂部，所述第二支架23位于巴倫3底部；所述第一連接臂22為螺旋形分布的連桿，第一支架21與第二支架23之間通過第一連接臂22連接固定；
[0024]所述高頻四臂組件I包括第二連接臂11，所述第二連接臂11的數(shù)量為四，四條第二連接臂11沿巴倫3長度方向螺旋向外延伸；
[0025]所述低頻四臂組件2接收低頻段輻射圓極化波，高頻四臂組件I接收高頻段輻射圓極化波，低頻四臂組件2及高頻四臂組件I接收對(duì)應(yīng)的信號(hào)并經(jīng)過巴倫3傳遞至同一饋電端口 4，并通過饋電端口 4與外部器件耦合。
[0026]上述的，低頻四臂組件2的工作模式為背向模，其終端短路，而高頻四臂組件I的工作模式為前向模，其終端開路。巴倫主要起到饋電作用，并可以調(diào)節(jié)天線的頻帶以及阻抗。接收板的目的在于便于載體安裝。
[0027]從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中的雙頻帶雙圓極化的天線，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，并且天線的輻射性能不好的問題，本發(fā)明提供了一種單端口雙頻雙圓極化天線，其主要采用高頻四臂組件1、低頻四臂組件2以及巴倫3，低頻四臂組件2螺旋環(huán)繞巴倫3并與巴倫3固定連接，高頻四臂組件I位于巴倫3頂部并且固定于低頻四臂組件2上，該低頻四臂組件2接收低頻段輻射圓極化波，其工作模式為背向模，而高頻四臂組件I接收高頻段輻射圓極化波，其工作模式為前向模，低頻四臂組件2及高頻四臂組件I接收對(duì)應(yīng)的信號(hào)并經(jīng)過巴倫3傳遞至同一饋電端口 4，并由饋電端口 4與外部器件耦合，通過單端口實(shí)現(xiàn)耦合高頻段與低頻段的目的。整個(gè)天線的結(jié)構(gòu)簡單，天線的高度小，適合小型化的要求，并且天線的輻射性能較好。
[0028]進(jìn)一步的，所述第一支架21、第二支架23以及第一連接臂22的數(shù)量均為四，四個(gè)第一支架21以及第二支架23均處于同一平面，并且相鄰的第一支架21之間以及相鄰的第二支架23之間垂直設(shè)置。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，天線的輻射性能好。
[0029]進(jìn)一步的，所述第一連接臂22的螺旋方向?yàn)橄蜃舐菪龅诙B接臂11的螺旋方向?yàn)橄蛴衣菪?。第一連接臂22及第二連接臂11的螺旋方向還可以根據(jù)實(shí)際的要求來設(shè)計(jì)，如所述第一連接臂22的螺旋方向?yàn)橄蛴衣菪?，所述第二連接臂11的螺旋方向?yàn)橄蜃舐菪?。向左及向右的方向是以圖1及圖2中的連接臂螺旋方向來定義的。雖然本方案中的天線設(shè)計(jì)為低頻輻射左旋圓極化電磁波，高頻輻射右旋圓極化電磁波，但只要改變上下螺旋的旋向，其他不動(dòng)的情況下，即可實(shí)現(xiàn)在低頻輻射右旋圓極化電磁波，高頻輻射左旋圓極化電磁波。
[0030]進(jìn)一步的，相鄰所述第一連接臂22之間以及相鄰第二連接臂11之間的間距相同。間距相同使整個(gè)天線的設(shè)計(jì)更合理，連接臂之間的影響較小，便于提高天線的整體性能。[0031 ] 參閱圖4，進(jìn)一步的，所述巴倫3包括巴倫內(nèi)芯31、饋電內(nèi)芯32以及中空?qǐng)A柱的殼體，所述巴倫內(nèi)芯31與饋電內(nèi)芯32固定連接后容置于殼體內(nèi)。饋電內(nèi)芯32作為巴倫傳遞信號(hào)的主要器件，而通過饋電內(nèi)芯32及饋電端口 4可以很好地實(shí)現(xiàn)與外部器件的耦合效果O
[0032]參閱圖5及圖6，進(jìn)一步的，所述高頻四臂組件I工作時(shí)的圓極化增益為7.09dB，軸比增益小于2dB，在±60°內(nèi)圓極化增益大于OdB，前后增益可達(dá)15.75dB ;所述低頻四臂組件2工作時(shí)的圓極化增益為5.53dB，軸比增益小于2dB，在±60°內(nèi)圓極化增益大于OdB，前后增益可達(dá)16.61dB，能夠?qū)崿F(xiàn)四臂螺旋優(yōu)秀的輻射特性。
[0033]從圖5中可以看出，上層曲線代表天線輻射左旋圓極化電磁波的方向圖，可見其在±70°角的范圍內(nèi)，左旋圓極化增益>0dB，寬波束性能優(yōu)秀，下層曲線代表天線輻射右旋圓極化電磁波的方向圖；標(biāo)記ml表示天線主輻射方向增益，左旋圓極化增益為5.5dB，而右旋圓極化增益非常低，軸比<2dB，性能優(yōu)秀；標(biāo)記m2表示天線背向輻射增益，增益值為-10.2dB，可見此天線在不需要大地板的情況下，可達(dá)到15.7dB的前后，性能非常優(yōu)異。
[0034]從圖6中可以看出，天線工作于高頻時(shí)，其輻射方向圖如圖6所示，上層曲線代表天線輻射右旋圓極化電磁波的方向圖，可見其在±60°角的范圍內(nèi)，右旋圓極化增益>0dB，寬波束性能優(yōu)秀，下層曲線代表天線輻射左旋圓極化電磁波的方向圖；標(biāo)記ml表示天線主輻射方向增益，右旋圓極化增益為7.ldB，而左旋圓極化增益非常低，軸比<2dB，性能優(yōu)秀；標(biāo)記m2表示天線背向輻射增益，增益值為-9.5dB，可見此天線在不需要大地板的情況下，可達(dá)到16.6dB的前后，性能非常優(yōu)異。
[0035]結(jié)合圖5及圖6，可見此天線在共用一個(gè)端口激勵(lì)的狀態(tài)下，分別在兩個(gè)頻段實(shí)現(xiàn)了非常優(yōu)異的圓極化輻射特性，并且為雙圓極化輻射(一個(gè)左旋圓極化，另一個(gè)為右旋圓極化)。
[0036]進(jìn)一步的，所述巴倫與高頻四臂組件I的垂直高度為低頻四臂組件2工作在低頻頻率對(duì)應(yīng)波長長度的二分之一。天線尺寸小，總高度不到低頻波長的一半，并且不需要任何扼流圈和反射板，就可實(shí)現(xiàn)非常高的前后增益。
[0037]另外，工作于高頻的上層四臂螺旋，目前狀態(tài)是頂端開路，互不連接，但經(jīng)過仿真計(jì)算，上層四臂螺旋頂端短路相連，調(diào)整螺旋等效臂長和螺旋角，同樣可實(shí)現(xiàn)高性能輻射，并且從結(jié)構(gòu)上來說更加穩(wěn)固。
[0038]綜上所述，本發(fā)明提供的采用高頻四臂組件、低頻四臂組件以及巴倫，低頻四臂組件螺旋環(huán)繞巴倫并與巴倫固定連接，高頻四臂組件位于巴倫頂部并且固定于低頻四臂組件上，該低頻四臂組件接收低頻段輻射圓極化波，其工作模式為背向模，而高頻四臂組件接收高頻段輻射圓極化波，其工作模式為前向模，低頻四臂組件及高頻四臂組件接收對(duì)應(yīng)的信號(hào)并經(jīng)過巴倫傳遞至同一饋電端口，并由饋電端口與外部器件耦合，通過單端口實(shí)現(xiàn)耦合高頻段與低頻段的目的。整個(gè)天線的結(jié)構(gòu)簡單，天線的高度小，適合小型化的要求，并且天線的輻射性能較好。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單端口雙頻雙圓極化天線，其特征在于，包括高頻四臂組件、低頻四臂組件、巴倫、饋電端口以及接地板，所述低頻四臂螺旋組件螺旋環(huán)繞并固定于巴倫外側(cè)壁，所述高頻四臂組件位于巴倫的頂部且固定于低頻四臂組件；所述巴倫底部設(shè)置有饋電端口，所述接地板固定于巴倫底部； 所述低頻四臂組件包括第一支架、第二支架以及第一連接臂，所述第一支架位于巴倫頂部，所述第二支架位于巴倫底部；所述第一連接臂為螺旋形分布的連桿，第一支架與第二支架之間通過第一連接臂連接固定； 所述高頻四臂組件包括第二連接臂，所述第二連接臂的數(shù)量為四，四條第二連接臂沿巴倫長度方向螺旋向外延伸； 所述低頻四臂組件接收低頻段輻射圓極化波，高頻四臂組件接收高頻段輻射圓極化波，低頻四臂組件及高頻四臂組件接收對(duì)應(yīng)的信號(hào)并經(jīng)過巴倫傳遞至同一饋電端口，并通過饋電端口與外部器件耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單端口雙頻雙圓極化天線，其特征在于，所述第一支架、第二支架以及第一連接臂的數(shù)量均為四，四個(gè)第一支架以及第二支架均處于同一平面，并且相鄰的第一支架之間以及相鄰的第二支架之間垂直設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單端口雙頻雙圓極化天線，其特征在于，所述第一連接臂的螺旋方向?yàn)橄蜃舐菪龅诙B接臂的螺旋方向?yàn)橄蛴衣菪?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單端口雙頻雙圓極化天線，其特征在于，相鄰所述第一連接臂之間以及相鄰第二連接臂之間的間距相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單端口雙頻雙圓極化天線，其特征在于，所述巴倫包括巴倫內(nèi)芯、饋電內(nèi)芯以及中空?qǐng)A柱的殼體，所述巴倫內(nèi)芯與饋電內(nèi)芯固定連接后容置于殼體內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的單端口雙頻雙圓極化天線，其特征在于，所述高頻四臂組件工作時(shí)的圓極化增益為7.09(18，軸比增益小于2(18 ；所述低頻四臂組件工作時(shí)的圓極化增益為5.53(18，軸比增益小于2(18。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單端口雙頻雙圓極化天線，其特征在于，所述巴倫與高頻四臂組件的垂直高度為低頻四臂組件工作在低頻頻率對(duì)應(yīng)波長長度的二分之一。
【文檔編號(hào)】H01Q5/357GK104466344SQ201410776597
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】陳劫塵, 馮寶軍 申請(qǐng)人:信維創(chuàng)科通信技術(shù)（北京）有限公司