專利名稱：帶有正方形邊界金屬網加載的圓極化螺旋天線的制作方法
技術領域：
本發明涉及圓極化螺旋天線，具體涉及帶有正方形邊界金屬網加載的圓極化螺旋天線。
背景技術：
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，所以廣泛應用于衛星通訊中，近來隨著移動通信的發展，為了獲得大范圍的穩定的無線局域網絡覆蓋，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)內近似是一個常數，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，但是當圈數過大時，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雜。為了獲得高增益，可以采取三種方式:一、組陣:缺點是會引入復雜的饋電網絡，使陣列的應用受到限制；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、圈數條件下相比，增益在一定頻率范圍內最大可增加IdB左右，但天線的制作十分復雜；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構，但是該天線的尺寸非常大。另外，現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，則會產生22.5%的能量反射損耗，因此必須要考慮阻抗匹配問題。
發明內容
本發明為解決現有螺旋天線圈數過大時，增益提高的效果不明顯，并且天線的制作也將變得十分復雜的問題，進而提出帶有正方形邊界金屬網加載的圓極化螺旋天線。本發明為解決上述問題采取的技術方案是:本發明包括正方形邊界金屬網、螺旋線、圓形金屬地板和同軸饋電線，正方形邊界金屬網設置在螺旋線上端的上方，且正方形邊界金屬網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的內導體連接，正方形邊界金屬網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。本發明的有益效果是:本發明在引入了一個正方形邊界金屬網加載后，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行調配，使得天線的工作頻帶為2GHz-2.6GHz，相對帶寬達到了 26%的較大值；本發明結構簡單，尺寸較小，和未進行加載的普通螺旋天線相比，單位軸向長度產生的增益值較高。
圖1是本發明的主視圖，圖2是正方形邊界金屬網的俯視圖，圖3是天線駐波系數仿真結果，圖4是天線在2.4GHz的圓極化增益方向圖的仿真結果。
具體實施例方式具體實施方式
一:結合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式所述帶有正方形邊界金屬網加載的圓極化螺旋天線包括正方形邊界金屬網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I設置在螺旋線2上端的上方，且正方形邊界金屬網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上端端面內的內導體連接，正方形邊界金屬網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。
具體實施方式
二:結合圖2說明本實施方式，本實施方式所述帶有正方形邊界金屬網加載的圓極化螺旋天線的正方形邊界金屬網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交錯設置在正方形框體1-1內，且多個橫線1-2與多個縱線1-3在正方形框體1-1內構成了多個正方形網孔1-4，多個正方形網孔1-4呈矩陣狀排列。本實施方式的技術效果是:引入的正方形邊界金屬網則減小了加載的元件重量，結構易于實現。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三:結合圖2說明本實施方式，本實施方式所述帶有正方形邊界金屬網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,每個正方形網孔1-4的邊長為8mm 9mm。其它組成及連接關系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四:結合圖2說明本實施方式，本實施方式所述帶有正方形邊界金屬網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，每個正方形網孔1-4的邊長為8mm。本實施方式的技術效果是:既保證了加載的正方形金屬網的強度，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，同時其它參數變化很小。其它組成及連接關系與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
五:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述帶有正方形邊界金屬網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的圈數為5圈。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述帶有正方形邊界金屬網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_。本實施方式的技術效果是: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的設置就可以實現天線在較寬頻帶內的阻抗匹配。其它組成及連接關系與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
七:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述帶有正方形邊界金屬網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。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
八:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述帶有正方形邊界金屬網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本實施方式的技術效果是:圓形金屬地板結合螺旋線的尺寸可以使天線在較寬的頻帶內達到阻抗匹配。其它組成及連接關系與具體實施方式
七相同。
具體實施方式
九:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述帶有正方形邊界金屬網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。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述帶有正方形邊界金屬網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。本實施方式的技術效果是: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。其它組成及連接關系與具體實施方式
九相同。
權利要求
1.帶有正方形邊界金屬網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加載的圓極化螺旋天線包括正方形邊界金屬網(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(I)設置在螺旋線(2)上端的上方，且正方形邊界金屬網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)上端端面內的內導體連接，正方形邊界金屬網(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.根據權利要求1所述帶有正方形邊界金屬網加載的圓極化螺旋天線，其特征在于:正方形邊界金屬網(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)交錯設置在正方形框體(1-1)內，且多個橫線(1-2)與多個縱線(1-3)在正方形框體(1-1)內構成了多個正方形網孔(1-4)，多個正方形網孔(1-4)呈矩陣狀排列。
3.根據權利要求2所述帶有正方形邊界金屬網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,每個正方形網孔(1-4)的邊長為8_ 9_。
4.根據權利要求3所述帶有正方形邊界金屬網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，每個正方形網孔(1-4)的邊長為8mm。
5.根據權利要求1所述帶有正方形邊界金屬網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)的圈數為5圈。
6.根據權利要求5所述帶有正方形邊界金屬網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.根據權利要求1所述帶有正方形邊界金屬網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.根據權利要求7所述帶有正方形邊界金屬網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.根據權利要求1所述帶有正方形邊界金屬網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.根據權利要求9所述帶有正方形邊界金屬網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加載的圓極化螺旋天線。本發明為了解決現有螺旋天線圈數過大時，增益提高的效果不明顯，并且天線的制作也將變得十分復雜的問題。本發明的正方形邊界金屬網設置在螺旋線上端的上方，且正方形邊界金屬網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的內導體連接，正方形邊界金屬網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。本發明用于無線電領域。
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 優先權日2013年3月4日
發明者林澍, 王立娜, 張春雷, 劉曦, 馬欣茹, 王力卓 申請人:哈爾濱工業大學