一種寬帶寬波束移動(dòng)終端衛(wèi)星通信天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天線理論與技術(shù)領(lǐng)域，涉及一類寬帶寬波束雙臂螺旋圓極化天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代無(wú)線通信事業(yè)的發(fā)展，衛(wèi)星通信系統(tǒng)在人類生活中起著越來(lái)越重要的作用，尤其是移動(dòng)衛(wèi)星通信終端，如:船舶、車載、飛機(jī)等衛(wèi)星通信系統(tǒng)。然而，由于許多移動(dòng)載體常常處于上下左右顛簸狀態(tài)，因而極易發(fā)生衛(wèi)星通信中斷或影響通信質(zhì)量。比如:船舶用衛(wèi)星通信天線工作時(shí)，由于周圍環(huán)境的多變性，以及風(fēng)浪對(duì)船舶的影響，船舶時(shí)常處于劇烈顛簸狀態(tài)，從而導(dǎo)致天線與衛(wèi)星間的俯仰角變化很大。為了有效地接收衛(wèi)星信號(hào)，要求移動(dòng)載體上的衛(wèi)星通信天線可在大角度上半球面上空具有均勻接收或輻射特性。因此，對(duì)于移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)而言，移動(dòng)終端衛(wèi)星通信天線應(yīng)具有較寬的波束寬度。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)不同頻率的多衛(wèi)星通信，需要天線具有較寬的工作頻帶。
[0003]本專利的創(chuàng)新點(diǎn)主要在于:雙螺旋天線采用了上小下大倒三角結(jié)構(gòu)，并且在天線下方增加了一個(gè)漏斗型金屬反射板，如此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了近似鏡像的天線結(jié)構(gòu)，不但增加了天線工作帶寬，改善天線輻射和提高天線增益，而且起到了展寬天線波束寬度和改善天線軸比的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且具有較寬頻帶和波束的移動(dòng)終端衛(wèi)星通信天線，此新型天線解決現(xiàn)有移動(dòng)衛(wèi)星通信天線波束寬度較窄的不足，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。仿真和實(shí)測(cè)結(jié)果表明在保證天線各項(xiàng)指標(biāo)的情況下，可以將天線輻射波束寬度從一般的80° 提高到 110° -130°。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明為移動(dòng)衛(wèi)星通信天線，基本結(jié)構(gòu)包括:雙螺旋銅絲天線輻射部分0，塑料錐臺(tái)部分1，平衡式同軸饋電線(內(nèi)導(dǎo)體2和外導(dǎo)體3)，兩個(gè)固定螺絲4和5，近似鏡像錐體金屬反射板部分6，以及N型接頭7。其中雙螺旋銅絲部分是天線的主要輻射體，呈半徑漸變的螺旋狀。塑料錐臺(tái)由介電常數(shù)為2.5左右的塑料加工制成，底部貼有銅皮，錐臺(tái)側(cè)表面刻有螺旋槽用來(lái)纏繞銅絲(如圖4)。塑料錐臺(tái)起著固定銅絲的作用。天線頂部的銅絲一根與外導(dǎo)體3相連，另一根穿過(guò)外導(dǎo)體3與內(nèi)導(dǎo)體2相連(如圖3)，并且外導(dǎo)體上方開(kāi)了兩個(gè)長(zhǎng)度為λ/4左右的縫隙(如圖5)，相當(dāng)于一個(gè)同軸縫隙式平衡器。天線下部分的銅絲與塑料錐臺(tái)底部的銅皮線焊接在一起，銅皮通過(guò)螺絲4與外導(dǎo)體3構(gòu)成短路。螺絲5與反射板6下部的饋電接頭相連，同時(shí)起到了固定反射板的作用。反射板6為鋁制錐形曲面。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明基于天線理論與技術(shù)，提出了一種實(shí)用型的寬帶寬波束移動(dòng)終端衛(wèi)星通信天線。該圓極化天線在中心工作頻率1.6GHz，工作頻帶500MHz范圍內(nèi)波束寬度> 110°，電壓駐波VSWR <2: 1，圓極化軸比彡3dB，增益彡5dB。該天線可以根據(jù)雙螺旋金屬線的旋轉(zhuǎn)方向，將天線設(shè)計(jì)為左旋圓極化或右旋圓極化。該天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、易于加工，適合于各類小型移動(dòng)衛(wèi)星通信終端，以及高緯度地區(qū)的衛(wèi)星通信。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是寬帶寬波束移動(dòng)衛(wèi)星通信天線示意圖。0-7序號(hào)所示分別為:雙螺旋銅絲部分，塑料錐臺(tái)部分，內(nèi)導(dǎo)體，外導(dǎo)體，兩個(gè)螺絲，反射板以及N型接頭。圖中螺旋線部分為直徑為1.5mm的銅絲，纏繞在塑料介質(zhì)表面，此部分實(shí)現(xiàn)天線主要能量的輻射。漏斗形反射板6是鋁制曲面。
[0008]圖2是寬帶寬波束移動(dòng)衛(wèi)星通信天線正面剖視圖。可以看到天線內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。
[0009]圖3是寬帶寬波束移動(dòng)衛(wèi)星通信天線俯視圖?？梢钥闯雎菪z一根與外導(dǎo)體相連，另一根通過(guò)外導(dǎo)體后于內(nèi)導(dǎo)體頂端焊接到一起。上邊的小孔用來(lái)安裝螺絲以便固定銅絲。
[0010]圖4是寬帶寬波束移動(dòng)衛(wèi)星通信天線雙螺旋銅絲和錐臺(tái)部分，錐臺(tái)中間是管狀結(jié)構(gòu)與饋電同軸線外導(dǎo)體直徑相同，通過(guò)此圖可以清晰看出底部的連接情況:銅絲尾端與塑料錐臺(tái)底部的銅皮焊接在一起。底部環(huán)狀銅皮部分與雙螺絲4相接觸實(shí)現(xiàn)雙螺旋線與外導(dǎo)體的連接。
[0011]圖5是天線饋電同軸線外導(dǎo)體平衡器示意圖。
[0012]圖6是N型接頭與內(nèi)導(dǎo)體連接的示意圖。
[0013]圖7是該天線的電磁仿真電壓駐波比示意圖。由圖7可以看出該天線在整個(gè)頻帶內(nèi)駐波均小于1.5:1。
[0014]圖8和圖9分別是該天線在1.525GHz與1.660GHz的方向圖。由圖8和圖9可以看出該天線在工作頻帶內(nèi)3dB波束寬度大于110°，最大輻射方向增益大于5dB。
【具體實(shí)施方式】
[0015]整體天線具體實(shí)現(xiàn)可以分為六步:
[0016]第一步:將饋電同軸線外導(dǎo)體插入塑料錐臺(tái)的中間管道內(nèi)，把螺絲4擰緊固定，保證與錐臺(tái)底部的銅皮良好接觸。
[0017]第二步:參照?qǐng)D1，在錐臺(tái)形介質(zhì)表面雕刻螺旋圓槽，后纏繞上與圓槽同直徑的銅絲。
[0018]第三步:參照?qǐng)D3圖4，將銅絲首端通過(guò)外導(dǎo)體上方小孔，并擰上螺絲固定，尾端與錐臺(tái)底部銅皮焊接在一起。
[0019]第四步:把螺絲5擰到饋電同軸線外導(dǎo)體尾端。
[0020]第五步:參照?qǐng)D6，把內(nèi)導(dǎo)體2焊接到N型接頭7的內(nèi)導(dǎo)體上，并將其從已裝好的天線部分的下方插入，即插入饋電同軸線外導(dǎo)體中并將N型接頭7擰到螺絲5上。此時(shí)反射板6應(yīng)該夾于螺絲5與接頭中間。
[0021]第六步:將其中一根銅絲的首端焊接到內(nèi)導(dǎo)體頂端，并保證內(nèi)導(dǎo)體處于外導(dǎo)體中心。這樣整個(gè)安裝過(guò)程就完成了。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.移動(dòng)終端衛(wèi)星通信天線，主要由半徑漸變上升雙螺旋銅絲天線部分、塑料錐臺(tái)部分、帶有平衡器的同軸饋電部分、近似鏡像錐體金屬反射板，以及用于饋電的標(biāo)準(zhǔn)N型接頭組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)終端衛(wèi)星通信天線:上小下大的半徑漸變上升雙螺旋銅絲天線與上大下小的錐體金屬反射板，構(gòu)成一個(gè)近似鏡像結(jié)構(gòu)，從而不但控制了天線后向輻射，提高了天線增益和軸比性能，同時(shí)展寬了天線工作帶寬和方向性角度，實(shí)現(xiàn)天線寬帶和寬波束性能。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種寬帶寬波束移動(dòng)終端衛(wèi)星通信天線。天線的設(shè)計(jì)主要采用諧振式雙臂螺旋天線、縫隙式平衡器、近似鏡像錐體金屬反射板等技術(shù)。與傳統(tǒng)類似移動(dòng)終端衛(wèi)星通信天線相比，由于本發(fā)明采用了上小下大的半徑漸變上升雙螺旋銅絲天線與上大下小的錐體金屬反射板，構(gòu)成一個(gè)近似鏡像結(jié)構(gòu)，從而不但控制了天線后向輻射，提高了天線增益和軸比性能，同時(shí)展寬了天線工作帶寬和方向性角度，實(shí)現(xiàn)天線寬帶和寬波束性能。
【IPC分類】H01Q19/12, H01Q11/08
【公開(kāi)號(hào)】CN104916917
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410088672
【發(fā)明人】葛俊祥, 于雯雯
【申請(qǐng)人】南京信大電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2014年3月12日