專利名稱：天線和用于天線的饋電網絡的制作方法
背景技術：
I.發明領域本發明與天線和用于天線的饋電網絡有關。更具體地說，本發明與一種帶有饋電網絡的螺旋形天線有關，其中饋電網絡的一部分是在一個與該天線的輻射器一致的區域內提供的。
II.有關技術描述當代的個人通信設備正日益廣泛地使用在移動和便攜的場合。在傳統的移動應用中，使通信設備，例如移動電話的尺寸最小化的愿望已經導致尺寸中等程度的變小。然而，由于便攜的，手持式方面的應用普及程度的增加，對越來越小的設備的要求大大增加了。在處理器技術、電池技術和通信技術方面最近的發展已使便攜式設備的尺寸和重量在過去的幾年中大幅地減小。
一個尺寸減小的地方是設備的天線。天線的尺寸和重量在減小通信設備尺寸方面起著重要的作用。天線的總尺寸可對通信設備機身產生極大的影響。直徑較小，長度較短的天線能使設備的總尺寸和機身變小。
設備的尺寸不是在設計移動場合使用的天線時要考慮的唯一因素。另一個在設計天線時要考慮的因素是在正常工作時由于使用者的頭部和天線靠近引起的衰減和/或阻礙效應。還有一個因素是像輻射圖，工作頻率等的通訊特性。
一種在衛星通信系統中廣泛使用的天線是螺旋天線。螺旋天線在衛星通訊系統中的流行是它能產生和接受使用在這種系統中的圓極化輻射。另外，由于螺旋天線能產生一種接近半球形的輻射圖，螺旋天線特別適用于在移動衛星通訊系統和衛星導航系統中的應用。
常規的螺旋天線通過將天線輻射器絞成螺旋結構而制成。一個普通的螺旋天線是四線螺旋天線，它使用四個圍繞一個蕊子等距分開并處于相位正交激發(即輻射器被相位上相差四線之一個周期或90度的信號所激發)的輻射器。輻射器的典型長度是通信設備工作頻率的四線之一波長的整倍數。輻射圖通常通過改變輻射器的斜度、輻射器的長度l四線之一波長的整倍數)和蕊子的直徑。
常規的螺旋天線可以使用線或帶技術制成。使用帶技術時，天線輻射器被刻蝕或沉積在一個薄而柔韌的基片上。輻射器安放成相互平行，但與基片的邊緣成鈍角。然后，把基片卷成圓柱、圓錐或其他能使帶輻射器形成螺旋天線的合適形狀。
而且，這種常規的螺旋天線也有輻射器長度是希望的諧振頻率四線之一波長的整數倍的特性，這導致天線的總長度比一些便攜或移動應用所希望的長度長。
另外，在不同頻率發射和接受信息時，要使用雙頻帶天線。然而，可使用的雙頻帶天線的形狀經常不盡人意。例如，制造雙頻天線的一種方法是把兩個單頻帶的四線螺旋天線末端對末端地堆疊在一起以形成一個單圓柱體。然而這種辦法的缺點是，這樣的天線的長度比便攜式或手持應用所希望的長度長。
另一種提供雙頻帶性能的技術是使用兩個分開的單頻帶天線。然而，對于手持式設備，這兩根天線必須放置得與彼此非常接近。但是，在便攜或手持設備上放置的非常接近的兩根單頻帶天線會引起兩根天線間的耦合，使性能降低并出現干擾。
發明概述本發明的一個方面提供一種螺旋形天線，它包括一個基片；一個在該基片上由多個輻射器組成的輻射器部分，且多個輻射器在該基片上形成螺旋狀；一個饋電部分，毗連上述輻射器部分且包含一基片；一個饋電網絡，包括第一組放置在上述饋電部分的上述基片上一條或多條軌跡，和放置在上述輻射器部分的所述基片上第二組一條或多條軌跡。
另一方面，本發明還提供一饋電網絡，包括第一組放置在天線饋電部分的一條或多條軌跡；和第二組放置在同一天線輻射器部分的一條或多條軌跡。
另一方面，本發明還提供一雙頻帶螺旋天線，包括一第一天線部分，由放置在第一天線的第一饋電網絡部分基片第一面上的第一饋電網絡，一放置在上述基片第二面上與饋電網絡相對的第一接地平面，和第一組放置在上述基片上并從上述與饋電網絡延伸出的一個或多個輻射器組成；一第二天線部分，由放置在第二饋電部分所述基片上的第二饋電網絡，和一放置在與上述饋電網絡部分相對基片上的第二接地平面組成；第二組放置在上述基片上并從上述饋電網絡延伸出的一個或多個輻射器；以及提供讓電流從上述第二天線的輻射器沿上述第二天線的軸線流動的通路，從而增加在軸線垂直方向發射的能量；其中所述第一饋電網絡由第一組放置在所述天線第一饋電部分的一條或多條軌跡，和第二組放置在所述第一天線部分輻射器部分上一條或多條軌跡組成，且所述第二饋電網絡由第三組放置在上述第二饋電部分一條或多條軌跡和第四組放置在所述第二天線部分輻射器部分上一條或多條軌跡。
另一方面，本發明提供一天線，其中有兩組在一基片表面彎曲的公共基片上交錯對插的軌跡，從而使軌跡跟隨各自實際的螺旋路線，且一饋電網絡與組中部分軌跡一致。
本發明的實施例是一個新的并改進的天線饋電網絡，它包括一個輻射器部分和一饋電部分。該饋電網絡中一部分饋電網絡放置在天線的輻射器部分，其余饋電網絡置于饋電部分上。由于饋電網絡部分置于輻射部分上，其余饋電網絡在饋電部分上所占的地方更少。其結果是天線的饋電部分能比具有常規饋電網絡的天線更小。由于該結構中，饋電部分所需面積減小，該饋電網絡可以說是“省地方”。
在較佳實施例中，被放置在輻射器部分的饋電網絡的軌跡與輻射器上的接地部分反向放置。如此，輻射器的接地部分便充當這部分饋電網絡的接地平面。
該饋電網絡可由多種擁有不同形狀結構的天線實施，包括單頻帶和多頻帶螺旋天線。
本發明的優點之一是天線的整體尺寸以及饋電時電能的流失量較具有常規饋電網絡的天線已減小。
在一實施例中，饋電網絡由一具有兩組一個或多個螺旋式卷曲輻射器的雙頻帶螺旋天線實施。輻射器被卷曲或纏繞，天線為圓柱體、圓錐體或其他合適的形狀從而獲得所希望的發射圖或使之最佳化。根據該實施例提供了兩組輻射器，一組用于工作在第一頻率，第二組用于工作在最好與第一頻率不同的第二頻率。每組輻射器有一個與之相關的饋電網絡，用于提供驅動輻射器的信號。因而，雙頻帶天線也可描述為由兩個單頻帶天線組成，每個單頻帶天線有一個輻射器部分和饋電部分。
可有一個接線端向第一單頻帶天線饋給信號。該接線端延伸自第一單頻帶天線的饋電部分。當天線為圓柱體或其他合適得形狀，接線端與天線的軸線成一線。更特別的是，在較佳實施例中接線端輻射狀向內延伸，從而提供了一個位于中間的饋電結構。因而，接線端與饋線不與第二單頻帶天線的信號圖相干擾。
附圖簡述從下面結合附圖對實施例的詳細描述，本發明的特性、目標和優點變得更為清楚。附圖中，相同的參照號表示相同的部分。另外，參照號的最左第一個數字用來識別參照號首次在其中出現的附圖。
圖1A是一常規線狀四線螺旋天線的示意圖。
圖1B是一常規帶狀四線螺旋天線的示意圖。
圖2A是開路或開路端接的四線螺旋天線的平面示意圖。
圖2B是短路四線螺旋天線的平面示意圖。
圖3是短路四線螺旋天線輻射器上電流分布的示意圖。
圖4是帶狀螺旋天線被刻蝕的基片的遠表面面示意圖。
圖5是帶狀螺旋天線被刻蝕的基片的近表面面示意圖。
圖6是帶狀螺旋天線被刻蝕的基片的透視圖。
圖7A是按照本發明一實施例中具有五個耦合段的開路耦合多段輻射器的示意圖。
圖7B是一對按照本發明一實施例中的短路耦合多段輻射器的示意圖。
圖8A是按照本發明一實施例中的一個短路耦合多段四線螺旋天線的示意圖。
圖8B是按照本發明一實施例中的一個圓柱形耦合多段四線螺旋天線的示意圖。
圖9A是按照本發明一實施例中各發射段的重疊部分δ和間隔s的示意圖。
圖9B是作為例子的耦合多段螺旋天線的輻射器段上電流分布的示意圖。
圖10A是發射相位差為90度的信號的兩個點源的示意圖。
圖10B是圖10A中所示的點源的場圖形的示意圖。
圖10C是常規螺旋天線的圓極化場的圖形和有與天線軸線成一線的饋電接線端的螺旋天線的圓極化場的圖形的示意圖。
圖11是每個段與兩邊的段等距放置的實施例示意圖。
圖12是作為例子的按照本發明實施例的一個耦合多段天線的實施示意圖。
圖13是按照本發明實施例的一個堆疊雙頻帶螺旋天線表面的平面示意圖。
圖14是按照本發明輻射器的饋電點和饋電網絡有一定距離的實施例的一個堆疊雙頻帶螺旋天線表面的示意圖。
圖15是按照本發明一個實施例用于堆放雙頻帶螺旋天線的一個天線接線端的平面示意圖。
圖16是作為例子按照本發明實施例的堆疊雙頻帶螺旋天線尺寸的示意圖。
圖17是一例舉常規四相饋電網絡的示意圖。
圖18是按照本發明實施例的具有延伸到天線輻射器部分的饋電網絡的示意圖。
圖19是按照本發明實施例的天線的沿著包括饋電通路的信號軌跡地饋電網絡的示意圖。
圖20是按照本發明實施例的天線的接地平面外形的示意圖。
圖21是按照本發明一個實施例的疊加的雙頻帶天線的接地平面和信號軌跡的示意圖。
圖22A是按照本發明一個實施例的以圓柱或其他合適形狀維持一個天線的結構示意圖。
圖22B-22E是按照本發明如圖22A所示實施例以圓柱或其他合適形狀形成天線的示意圖。
圖23A是按照本發明實施例的一種適合用于支持圓柱或其他合適形狀天線形式的示意圖。
圖23B和23C是按照示意圖23A的實施例形成圓柱或其他合適形狀天線過程的示意圖。
較佳實施例的具體描述I.發明總述及論述本發明涉及一個省地方的天線饋電網絡。饋電網絡的一部分放置在天線的發射部分中。這使天線饋電部分所需面積減小。
II.實例環境從廣義上講，本發明適用于任何使用螺旋天線技術的系統。此種環境的一種例子是使用者用固定的、移動和/或便攜電話通過衛星通訊線路與他人通訊的通訊系統。在此實例環境中，電話必須具有調到衛星通訊線路的天線。
本發明是按照此舉例環境進行描述的。說明描述只是為了方便起見。并不想將本發明局限于該例實施例。事實上，在閱讀完下面的描述后，對于熟悉有關技術的人，如何將本發明在其他環境中實施將會顯而易見。
III.常規螺旋式天線在具體描述本發明實施例之前，先說明一下在常規螺旋式天線中的輻射器部分將很有益處。特別是全文此處對一些常規四線螺旋天線的輻射器部分進行的描述。圖1A和1B分別是常規四線螺旋天線的輻射器部分100線狀和帶狀的示意圖。在圖1A和1B中所示的輻射器部分100屬于四線螺旋式天線，意為它有四個輻射器104相位正交工作。如圖1A和1B所示，輻射器104被卷曲產生圓極化。
圖2A和2B是常規四線螺旋天線輻射器部分的平面示意圖。換種說法，圖2A和2B展示的是天線圓柱體在平面上展開時的輻射器。圖2A是遠端為開路或開路端接的四線螺旋天線的示意圖。在此結構中，輻射器208的諧振長度l是所希望諧振頻率四線之一波長的奇整倍數。
圖2B是遠端短路或電連接的四線螺旋天線的示意圖。在此情況下，輻射器208的諧振長度l是所希望諧振頻率四線之一波長的偶整倍數。注意在兩種情況下，所說的諧振長度是近似值，因為了彌補不理想的短或開的終端，通常需要做小的調整。
圖3是四線螺旋天線300輻射器部分的平面示意圖，它包括波長l＝λ/2的輻射器208，λ是天線所希望諧振頻率的波長。曲線304代表諧振在f＝v/λ頻率上輻射器208上信號的相關電流量，v是信號在媒質中的速度。
使用印刷電路板技術(一帶狀天線)四線螺旋天線的范例實施例將借助圖4-6作更具體地描述。該帶狀四線螺旋天線由一刻蝕在絕緣基片406上的帶狀發射器104A-104D構成。基片為一薄而柔韌的物質，卷成圓柱體、圓錐體或其他合適形狀，從而輻射器104A-104D繞圓柱體中央軸線螺旋狀卷曲。
圖4至6示出構成一個四線螺旋天線100的各部件。圖4和5分別是基片406的遠表面400和近表面500示意圖。天線100包括一個輻射器部分404和饋電部分408。
在以下描述和圖示的實施例中，所述天線是通過將基片制成圓柱體形狀而形成的，且近表面在該圓柱體的外層表面。在其他可供選擇的實施例中，基片成圓柱體形狀，且遠表面在該圓柱體的外層表面。
在一實施例中，絕緣基片100是一層薄而柔韌的PTFE物質，一PTFE/玻璃合成物，或其他絕緣材料。在一實施例中，基片406屬于0.005英寸或0.13毫米的厚度，當然也可以選擇其他厚度。信號軌跡和接地軌跡使用銅。在其他可供選擇的實施例中，可以選擇其他傳導材料替代銅，可根據成本，環保因素等方面最出選擇。
如圖5所示的實施例，饋電網絡508刻蝕在饋電部分408用于向輻射器104A-104D提供四線相位信號(如，0度，90度，180度和270度信號)。遠表面400饋電部分408為饋給電路508提供接地平面412。饋給電路508的信號軌跡刻蝕在饋電部分408的近表面。
為了論述的目的，輻射器部分404有第一末端432毗鄰饋電部分408和第二末端434(在輻射器部分404的另一端)。依所實施的天線實施例而定，輻射器104A-104D可刻蝕在輻射器部分404的遠表面400。輻射器104A-104D從第一端點432向第二末端434延伸的長度約為所希望諧振頻率四線之一波長的整倍數。
在此種實施例中，輻射器104A-104D為λ/2的整倍數，輻射器104A-104D在第二末端434相互電連接(如短路)。這一連接可通過將一導體跨接第二末端434形成，且當基片形成圓柱體時繞天線的圓周形成環604。圖6是在第二末端434有一短路環604的帶狀螺旋天線被刻蝕的基片的透視圖。
美國專利5198831(簡稱為′831專利)專利權人布魯等描述一常規四線螺旋天線，作為參考。專利831所述的天線為印刷電路板天線，天線的輻射器刻蝕或沉積在絕緣基片上。基片被制成圓柱體，導致輻射器螺旋式的外形。
美國專利5255005(簡稱為′005專利)專利權人特淪等描述一常規四線螺旋天線，作為參考。專利005所述的天線為由兩個正交放置并相位正交激發的雙線螺旋線組成的四線螺旋天線。此揭示的天線還有一個第二四線螺旋線，它與第一螺旋線同軸并電磁耦合用于提供天線的通帶。
另一美國專利5349365(簡稱為365專利)，專利權人歐文等揭示的四線螺旋天線，作為參考。專利365所描述的天線是設計為如圖1A描述的四線螺旋天線。
IV.耦合多段螺旋天線為了縮短天線輻射器部分100的長度，一種類型的螺旋天線運用耦合多段輻射器，與需有等長諧振的螺旋天線相比，它允許在所給頻率上出現長度較短的諧振。
圖7A和7B是例舉實施例，耦合段螺旋天線的平面示意圖。圖7A所示為根據一單線實施例中，一開路端接的耦合多段輻射器706。天線端接在開路，例如可用于單線、雙線、四線、或其他X線的實施方案。
圖7A所示的實施例由一個單輻射器706構成。輻射器706由一組輻射器段構成。此組由兩個末端段708，710和p個中間段712構成，其中p＝0，1，2，3...(此例所示p＝3)。中間段是可任意選擇(即，p可等于零)。末端段708，710實際是分開的，但相互電磁耦合。中間段712位于末端段708，710之間且提供末端端708，710之間的電磁耦合。
在開路端接的實施例中，段708的長度ls1是所希望諧振頻率四線之一波長的奇整倍數。段710的長度ls2是所希望諧振頻率二分之一波長的整倍數。每個p個中間段712的長度lsp是所希望諧振頻率二分之一波長的整數倍。在所示的實施例中，有三個中間段712(即，p＝3)。
圖7B所示為端接在一短路722的螺旋天線的輻射器706。此短路實施方案不適合單線天線，但可用于雙線、四線、或其他X線。在開路實施例中，輻射器706是由一組輻射器段構成。此組輻射器段是由兩個末端段708，710和p個中間段712構成，其中p＝0，1，2，3...(此例所示p＝3)。中間段是可任意選擇的(即，p可等于零)。末端段708，710實際是分開的，但相互電磁耦合。中間段712位于末端段708，710之間且提供末端端708，710之間的電磁耦合。
在短路實施例中，段708的長度ls1是所希望諧振頻率四線之一波長的奇整倍數。段710的長度ls2是所希望諧振頻率四線之一波長的奇整數倍。每個p個中間段712的長度lsp是所希望諧振頻率二分之一波長的整數倍。在所示的實施例中，有三個中間段712(即，p＝3)。
圖8A和8B表示根據本發明實施例的耦合多段四線螺旋天線輻射器部分800的示意圖。圖8A和8B示出如圖7B所示一天線的例舉實施方案，其中p等于零(即，無中間段712)且段708、710的長度為波長的四線之一。
圖8A所示的輻射器部分800是有四個耦合輻射器804的四線螺旋天線的平面示意圖。在耦合天線中的每個耦合輻射器804實際上包括兩個相互靠得很近的輻射器段708、710，從而輻射器段708的電能與另一輻射器段710耦合。
更特別的是，根據一實施例，輻射器部分800可從具有820、824兩個分部來描述。分部820由多個從輻射器部分800第一末端832延伸至輻射器部分800第二末端834的輻射器段708構成。分部824由第二組多個從輻射器部分800第二末端834延伸至輻射器部分800第一末端832的輻射器段710構成。朝輻射器部分800的中央區域，每個段708的一部分與毗鄰的段710靠得很近從而電能從一個段同與其靠得很近的區域中的毗鄰段耦合。在本文中稱為交迭。
在一較佳實施例中，段708、710的長度約為l1＝l2＝λ/4。由兩個段708，710組成的單個輻射器的總長度被定為ltot。一個段708與另一個段710交迭的量被定為δ＝l1+l2-ltot。
如諧振的頻率f＝v/λ，輻射器的總長度ltot小于λ/2的二分之一波長。換句話說，作為耦合的結果，一個由一對耦合的段708、710組成的輻射器諧振于頻率f＝v/λ即使該輻射器的總長度小于λ/2的長度。因而，在給定頻率f下，二分之一波長耦合多段四線螺旋天線的輻射器部分800短于常規二分之一波長四線螺旋天線800的輻射器。
為了更清晰地說明如何通過使用耦合結構使尺寸減小，將圖8所示的輻射器部分800與圖3所示的做比較。在給定頻率f＝v/λ下，常規天線輻射器部分300的長度l是λ/2，而耦合段天線的輻射器部分800的長度ltot小于λ/2。
如上所述，在一實施例中，段708、710的長度為l1＝l2＝λ/4。每個段的長度可以不同如l1不一定要等于l2，且同樣它們也不等于λ/4。每個輻射器的實際諧振頻率取決于輻射器段708、710的長度，輻射器段708、710之間分開的距離s，以及段708、710相互交迭的量。
注意，相對段710改變段708的長度可用于調整天線的帶寬。例如，延長l1使其略大于λ/4且縮短l2使其略短于λ/4可以增加天線的帶寬。
圖8B所示為根據本發明的一個實施例的一耦合多段四線螺旋天線的實際螺旋構造。它示出了在一實施例中，每個輻射器是如何由兩個段708、710組成的。段708從輻射器部分第一末端832螺旋式延伸至輻射器部分的第二末端834。段710從輻射器部分第二末端834螺旋式延伸至輻射器部分的第一末端832。圖8B還示出段708，710的一部分交迭從而它們相互電磁耦合。
圖9A是輻射器段708，710之間的間距s和交迭δ的示意圖。間距s的選擇使足夠量的電能在輻射器段708、710之間耦合，以允許它們如一有效電波長度約為λ/2和其整倍數的單輻射器那樣運行。
將輻射器段708、710的間距縮小，小于最合適的間距，會引起段708、710之間耦合的加強。其結果是，在給定頻率f下段708、710的長度必須增加以使其能以相同的頻率f發生諧振。可通過將段708、710實際連接(即，s＝0)這一極端例子來說明。在此極端例子中，段708、710的總長度必等于λ/2以使天線諧振。注意在此極端例子中，天線根據此使用的指定條件不再真正耦合，且形成的構造與圖3所示的常規螺旋天線相吻合。
同樣，增加段708、710之間交迭的量δ使耦合加強。因而交迭δ增加，段708、710的長度也增加。
為能很好地理解段708、710最合適的交迭和間距，請參照圖9B。圖9B代表每個段708，710上的電流量。電流強度指示器911、928示出每個段理想地以λ/4諧振，并在外部末端具最強信號力度而內部末端的最弱。
為了盡可能地完善耦合發射器段天線的天線構造，發明者運用模型軟件確定正確的段距離l1、l2，交迭δ，和間距s以及其他參量。一種此類軟件包是“天線優化者”(AO)軟件。AO是以一種瞬間電磁天線模型算法為基礎的。AO“天線優化者”6.35版本，1994年版權，是由該軟件在加利弗尼亞州圣地亞哥市的作者拜爾·貝茲利提供的。
特別提到的是，使用如上述附圖8A和8B所示的耦合構造有某些優點。同時使用常規天線和耦合發射器段天線，電流被集中在發射器的末端上。按照陣列系數理論，如此在某些應用中與耦合輻射器段天線一塊使用有一定的優點。
作為解釋，圖10A為兩個點源A、B的示意圖，其中源A在輻射與源B信號等量但相位滯后90度的信號(ejωt常規假定)。在源A和B以λ/4距離相隔處，信號在從A至B的移動方向同相位加并在從B至A的方向異相位加。其結果是，在從B至A的方向非常少的輻射線被發射。圖10B中的典型代表場圖形表明了這一點。
從而，當源A和B被定向，從A至B的方向朝上、遠離地面，且從B至A的方向朝地面時，天線最適合大多數應用。這是因為使用者不可能希望天線把信號量朝著地面。此構造在希望大多數信號量朝上，遠離地面的衛星通訊中特別有用。
圖10A示范的點源天線是不可能通過使用常規二分之一波長螺旋天線達到的。考慮一下如圖3所示的天線輻射器部分。集中在輻射器208末端上電流量近似一個點源。當輻射器盤繞成螺旋形狀，90度輻射器的一個末端與0度輻射器的另一末端在一線上。這樣，該近似的兩個點源在一條線上。然而，這些近似點源被與圖10A所示希望的λ/4結構相反的λ/2間隔開。
注意，不管怎樣實施本發明的耦合輻射器段天線提供了一個近似點源以接近λ/4的距離間隔的實施方案。因此，耦合輻射器段天線允許使用者利用如圖10A所示天線的定向性能。
如圖8所示的輻射器段708、710表明輻射器段708與有關的段710非常近，然而每對段708、710相對地與毗鄰的一對段較遠。在一供選擇的實施例中，每個段710被從段708任何一邊都等距地放置。此實施例展示在圖11中。
參照圖11，每個段實際上與每對毗鄰段的距離相等。例如，段708B與段710A、710B的距離相等。即，s1＝s2。相似的，段710A與708A、708B的距離相等。
此實施例是反直觀的，它看似會出現不期望的耦合。換句話說，即對應一個相位的一個段會不但與同相位的適當段耦合，而且與相移的毗鄰段耦合。例如，段708B，該90度段會與段710A(0度段)和段710B(90度段)耦合。這樣的耦合并不形成問題，因為來自頂端段710的輻射可被看作是兩個不同的方式。一個方式產生于與左側的毗鄰段耦合，而另一方式產生于與右側的毗鄰段耦合。然而，這兩種方式提供同方向的輻射。因而，此重復耦合對于耦合多段天線的操作是無害的。
圖12是作為例子的耦合輻射器段天線的實施示意圖。現在參照圖12，天線由一輻射器部分1202和饋電部分1206構成。輻射器部分包括段708，710。圖12提供的尺寸為段708，710和輻射器部分1202總長度的交迭量δ。
所示為與圓柱體軸線平行方向上段的長度，l1sinα是段708，l2sinα是段710，其中α是段708、710的內角。
如上圖8A和9A所示的段交迭，用參照號δ表示。與天線軸線平行方向上交迭的量，如圖12所示為δsinα。
段708，710被如上所述可變化的間距s相隔。段708、710末端和輻射器部分1202末端之間距離被定義為間隙，分別標示參照號r1和r2。間隙r1，r2可以但不必須相等。再有，如上所述，相對段710，段708的長度可以變化。
一個段710從一末端到下一末端的偏移量以參照號ω0表示。毗鄰段710之間的間隔以參照號ωs表示，并取決于螺旋的直徑。
饋電部分1206包括一個適合的饋電網絡用于向輻射器段708提供四線相位信號。饋電網絡是一廣泛熟知的普通技術，在此不再做具體描述。
如圖12所示例子中，段708在一個饋電點被饋電，饋電點沿著每個段708定位，和饋電網絡的距離被選定以使阻抗匹配最佳。在圖12的實施例中，這一距離用參照號δfeed。
請注意，連續線1224示出基片遠表面面上的接地部分的邊界。在遠表面面上段708對面的接地部分延伸到饋電點。段708薄的部分在近表面面上。在饋電點處，近表面面上的段708的厚度增加。
現在給出一個作為例子的適合于工作在大約1.6GHz的L波段的耦合輻射器段四線螺旋天線的尺寸。請注意，這僅是一個例子，其他的尺寸對于工作在L波段也是可能的。另外，其他的尺寸對于工作在其他波段也是可能的。
在作為例子的L波段實施例中，輻射器部分1202的總長度是2.30英寸(58.4mm)。在此實施例中，傾角α是73度。有了這個角度α的值，段708的長度l1sinα對于此實施例為1.73英寸(43.9mm)。在如圖所示的實施例中，段710的長度等于段708的長度。
在一個例子中，段710的位置實際上與它的毗鄰對的段708是等距離的。在這個段710與它的毗鄰的段708是等距離的實施例的一種實施方案中，間距s1＝s2＝0.086英寸。其他的間距也是可能的，例如包括段710與毗鄰段708的間距為0.070英寸l1.8mm)。
在此實施例中輻射器段708，710的寬度是0.11英寸l2.8mm)。其他的寬度也是可能的。
該例L波段實施例的特點是對稱的間隙l1＝l2＝0.57英寸l14.5mm)。在縫隙r對于輻射器部分1202的兩個末端是對稱(即r1＝r2)的地方，輻射器708、710具有1.16英寸(29.5mm)(1.73英寸-0.57英寸)sinα的交迭。
段偏移ω0為0.53英寸且段間隔ωs是0.393英寸l10.0mm)。天線的直徑是4ωs/π。
在一實施例中，這被選取得使從饋電點到饋電網絡的距離δfeed為δfeed＝1.57英寸(39.9mm)。其他的饋電點能被選取以使阻抗匹配最佳。
請注意，上述作為例子的實施例是計劃與厚度為0.032英寸的螺旋天線并接觸輻射器部分的多碳酸酯天線罩一起使用的。天線罩或其他結構怎樣影響所希望頻率的波長對于一個本領域熟練人員來說會變得很清楚。
請注意，在剛描述的作為例子的實施例中，L波段天線輻射器部分地總長度比常規的半波長L波段天線短。對于常規的半波長L波段天線，輻射器部分的長度近似地為3.2英寸(即，λ/2(sinα)，這里α是段708、710相對于水平線的內角)，或(81.3mm)。對于上述作為例子的實施例，輻射器部分1202的總長度是2.3英寸(58.42mm)。這代表了在尺寸上比常規天線的實際減小。
V.堆疊雙頻帶螺旋天線在描述了幾個單頻帶螺旋天線實施例后，現在描述一個實施本發明的雙頻帶螺旋天線。本發明是針對能在兩個不同的工作頻率上諧振的雙頻帶螺旋天線的。兩個螺旋天線末端對末端的堆疊在一起，一個天線諧振在第一頻率而另一個天線諧振在第二頻率。每一個天線有一個由一個以上的螺旋形繞起來的輻射器組成的輻射器部分。每一個天線還有一個由一個饋電網絡和一個接地平面組成的饋電部分。兩個天線堆疊起來使得一個天線的接地平面用于跨接另一個天線的輻射器的遠端的短路環。
圖13是示明按照本發明的一個實施例的雙頻帶螺旋天線的遠表面面400和近表面面500的平面示意圖。該雙頻帶螺旋天線由兩個單頻帶螺旋天線組成工作在第一諧振頻率的螺旋天線1304和工作在第二諧振頻率的螺旋天線1308。
在示于圖13的實施例中，饋電網絡508，輻射器104A-104D和第一天線1304設置在第一天線1304的近表面面500上。第二天線1308饋電網絡508的接地平面412也放置在近表面面500上。饋電網絡508和第二天線1308的輻射器104A-104D和用于第一天線1304饋電部分的接地平面412放置在遠表面面400上。
如前面參照圖2A和2B所討論的，輻射器104A-104D的諧振長度l是所希望的諧振頻率的四線之一波長的偶整倍數，輻射器104A-104D的遠端被短路。如圖13所示，這種短路是用第一天線1304的接地平面412完成的。這種結構免除了在輻射器104A-104D的末端加上附加短路環的要求。
請注意，在圖13所示的實施例中，第一天線1304被表示成諧振在所希望的諧振頻率四線之一波長的奇整倍數，這是因為輻射器104A-104D的末端是開路的。在一個可供選擇的實施例中，可以把短路環(未示出)加在第一天線1304輻射器104A-104D的遠端，并改變這些輻射器104A-104D的長度使得它們是所希望的諧振頻率四線之一波上的偶整倍數。
參照圖13描述的雙頻帶天線的輻射器104A-104D被表示成接近饋電網絡508的第一末端上饋電。眾所周知，螺旋天線的輻射器104A-104D的饋電點可以位于沿輻射器104A-104D的長度上的任意一點，這種位置最初是基于阻抗匹配考慮而定的。圖14示明了一個雙頻帶螺旋天線的一個實施例。在這個實施例中，輻射器104A-104D的饋電點位于離饋電網絡508有一個事先確定的距離的地方。尤其是在示于圖14的實施例中，第一天線1304的饋電點A位于離饋電網絡508的距離為lfeed1的地方，第二天線1308的饋電點B位于離饋電網絡508的距離為lfeed2的地方。
這個實施例示明輻射器104A-104D由一個在基片406的第一表面上的接地軌跡1436，在基片406的第二表面上的并和所述的接地軌跡相對的饋電軌跡1438和在基片406的第二表面上的輻射器軌跡1440組成。
正如圖13所示的實施例，在這個實施例中，第一天線1304的接地平面412用作輻射器104A-104D和第二天線1308的短路環，這使第二天線1308的發射器諧振在所希望諧振頻率的四線之一波長的偶整倍數。
為了減小堆疊天線的總長度，采用了上面討論的邊緣耦合技術。在這樣的實施例中第一天線1304的輻射器104A-104D和/或示于圖13和14中的第二天線1308用例如圖12所示的邊緣耦合輻射器代替。
提供如示于圖13和14中的雙頻帶天線的一種策略是給第一天線1304饋電。到此為止，第一天線1304是由從第一天線1304的饋電部分的低區延伸的一個接線端來饋電的。
圖15是示明用于對第一天線1304饋電的接線端的圖。現在參照圖15，接線端1504從在基片406上的第一天線1304的饋電部分的那邊延伸出來。在圖15所示的實施例中，接線端1504是接近“L”形的。這使它從第一天線的饋電部分以一個給定的距離水平延伸，然后通過在第二天線1308的饋電部分的方向中心軸向地轉一角度。雖然1504被畫成直角形，其他的角度也能使用，正如不同半徑的曲線可以使用。
當基片406被卷成圓柱體或其他合適得形狀以形成螺旋天線時，接線端1504的軸元件1524實際上是沿著雙頻帶螺旋天線的軸線的。這是一種理想的情況。接線端1504的軸元件1524與螺旋天線的軸一致使這個部件對天線輻射圖形的影響最小化。正如圖15所示的，在一個較佳實施例中，接線端1504在一個盡可能遠離第一天線1304的垂直位置從第一天線1304饋電部分延伸出來。這樣做是為了將接線端1504對第一天線1304的發射圖形的影響減至最小。因為第二天線1308是一個耦合段半波長天線，并且第二天線1308的輻射器104A-104D的端部被第一天線1304的接地平面412短路，接線端1504對第二天線的發射圖形的影響最小。
第一天線1304饋電部分1206的長度lgp最好通過考慮到在合適的工作頻率上的兩個因素來決定。第一是希望從第一天線1304的輻射器流向第二天線1308的電流量最小，反之亦然。換句話說，希望達到兩個天線之間的隔離。這可通過保證長度足夠長使得電流在感興趣的頻率上從一組輻射器擴展到另一組輻射器而完成。
另一種策略是不允許從第一天線1304輻射器104A-104D的電流到達端子1504。從第一天線1304的電流在穿越第一天1304的饋電向著接線端1504流動時會衰減。接線端1504在這些電流中形成不對稱的不連續性。因此，希望實際最大程度地使到達接線端1504的電流的量減至最小。
在讀了這些描述后，如何根據所用的材料，感興趣的頻率，天線的期望功率值和其他已知的因素來實行具有合適長度lgp的饋電部分1206對于一個本領域熟練人員員來說就很清楚了。這一決定可能也需要在尺寸和性能方面的折中。
請注意，在這個實施例中接線端1504的作用不是不存在。由于接線端1504和第二天線1308的輻射器很靠近，來自第二天線1308的電流被耦合到接線端1504，并且是沿著天線的軸線的。這一電流影響到第二天線1308的發射導致向天線邊緣發射的增加。對于天線是垂直安裝的應用，這會引起發射在水平方向的增加和發射在垂直方向的減少。結果，這種應用非常適用于低地軌道衛星被用來對通訊設備進行中斷通訊的衛星通信系統。
這種作用示于圖10C中，在那里，圓極化發射圖形1010是一種常規螺旋天線典型發射圖形的表示，而發射圖形1020是第二天線1308的發射圖形的表示。正如圖10C所示，圖形1020是比常規圖形1010更“扁”更“寬”。
為了使一個信號耦合到第一天線1304，接線端1504包括了一個像壓接連接器或焊接連接器那樣的連接器或其他適合于在接線端1504上信號軌跡與饋電電纜之間連接的連接器。不同類型的電纜或導線可以用來在接線端1504處把收發器RF電路連接到天線。較佳地采用低耗柔性或半剛性電纜。當然，正如在天線技術中眾所周知的，使饋電輸入的阻抗和接口電饋相匹配使傳給天線的功率最大是所希望的。然而，如果輸入過渡很差，發射圖形仍會是對稱的，而其增益為下降一個相應的反射損耗量。除了低的插入損耗，連接器在電纜和接線端1504間提供一個堅實機械連接也是很重要的。
一個作為例子的基片的外形也在圖15中給出了。在讀了這些描述后，怎樣利用其他形狀的基片來實現帶接線端1504的天線對于本領域熟練人員來說就很清楚了。
圖16是帶有作為例子的尺寸的堆疊天線的一個實施例的示意圖，在這一實施例中，第一天線1304是一個L波段天線而第二天線1308是一個S波段天線。在這個實施例中S波段天線1308是一個邊緣耦合天線，其中的每一個輻射器104由兩個段組成。請注意，這個實施例僅是作為例子而提供的。其他頻段也可以選用來工作。也需注意或第一天線1304或第二天線1308或二者都可利用邊緣耦合技術。
現在描述圖16中的L波段和S波段天線的尺寸。L波段天線發射孔徑向總高為1.253英寸，而S波段天線孔徑總高為1.400英寸。在這個實施例中第一天線1304的饋電部分412的高度是0.400英寸。這產生了一個3.093英寸的總發射孔徑。輻射器104A-104D的傾角是65度。
上面的尺寸僅是作為例子提供的。正如上面參照常規螺旋天線所作的討論那樣，輻射器104A-104D的總長度決定了天線的精確諧振頻率。因為最高平均增益和最對稱圖形發生在諧振頻率上，所以諧振頻率是非常重要的。如果天線做得更長些，諧振頻率就下移。反之，天線做得越短，沿振頻率上移。頻率移動的百分比近似地正比于輻射器104A-104D增長或縮短的百分比。在L波段的工作頻率，在天線軸方向1mm的長度相當于1MHz。
在所示的實施例中，第一天線1304和第二天線1308兩者有四個激發的線狀手臂，或輻射器104A-104D。輻射器104A-104D中的每一個以90度相位差的方式饋電。對于每一個天線1304、1308，四個輻射器104A-104D的90度相位差方式的激發是用饋電網絡實現的。常規的能提供90度相位差方式激發的饋電網絡可以使用下面詳細討論的一個較佳的饋電網絡。
另一個重要的尺寸是饋電點軸長。對于饋電點如圖13所示那樣沿輻射器104A-104D放置的實施例，饋電點軸長規定了從饋電網絡到饋電點的距離。饋電點軸長尺寸指明了微帶張開以延續輻射器的位置，實際上也是整個輻射器104的饋電點位置。在圖16所示的例子中，第一天線1304的饋電點長度是1.133英寸。第二天線1308的饋電點長度是0.638英寸。這些尺寸分別在1618和2492MHz產生50歐姆的阻抗。如果饋電點位置移低一點，阻抗就低些。相反，如果饋電點位置移高些，阻抗就高些。注意到當輻射器總長度被調整以調諧頻率時，饋電點位置應在沿天線的軸向移動一定比例的量以維持正確的阻抗匹配這一點是重要的。
具有如圖16所示的尺寸的天線最好卷在直徑為0.500英寸的圓柱上。
VI.饋電網絡在這個文件中描述的螺旋天線可以使用單線，四線，八線或其他任意線的結構來實現。饋電網絡用來向線以必要的相位角提供信號。饋電網絡把信號分開并移動提供給每個線的相位。饋電網絡的結構取決于線的數目，例如對于四線螺旋天線，饋電網絡提供四個等功率的有90度相位差(即0度，90度，180度和270度)的信號。
為了保存在線饋電部分上的空間，可以使用獨特的饋電網絡布線。饋電網絡的軌跡延伸到天線的一個以上的輻射器104A-104D。為了方便饋電網絡通過一個設計來提供四個等功率的有90度相位差的信號的網絡來描述。讀了這些描述后，怎樣實現其他x線的饋電網絡對于一個精通相關技術的人來說就變的很清楚了。
圖17表示常規的有90度相位差的饋電網絡的電氣等效圖。對于常規有90度相位差的饋電網絡，網絡提供四個等功率的信號，每個信號在相位上按90度分開。信號通過第一信號通路1704加到饋電網絡。在第一信號點A(被稱為次級饋電點)，0度相位的信號被加到第一輻射器104，在信號點B，90度相位的信號被加到第二輻射器104。在信號點C和D，180度和270度相位的信號加到第三和第四輻射器104。
信號A和B在P2點組合以產生25歐姆阻抗。類似地，信號C和D在P3點組合以產生25歐姆阻抗。這些信號在P1點組合以產生1.25歐姆的阻抗。因此，一個25歐姆，90度變壓器被放置在輸入端以把這個阻抗變換成50歐姆，請注意，在圖17所示的網絡中，變壓器部分在P1分開之前就設置以縮短饋線并減少損耗。但是由于是在分開之前，它必須兩倍于分開之后的阻抗。
常規饋電網絡被修改以使饋電網絡的軌跡設置在為輻射器104A-104D所規定的基片的部分。尤其是在較佳實施例中，這些軌跡被安置在基片的一個區域，這個區域在多于一個的輻射器104A-104B的接地軌跡的對面。
圖18是四線螺旋天線環境中饋電網絡的一個作為例子的實施例的示意圖。尤其是在圖18的例子中，示出了二個饋電網絡用于第一天線1304的第一饋電網絡1804和用于第二天線1308的第二饋電網絡1808；饋電網絡1804，1808有用于向輻射器104A-104D提供0度，90度，180度和270度信號的點A，B，C和D。在圖18中的虛線近似地表示在其上安置饋電網絡1804，1808的表面對面的基片的表面上的輻射器104A-104D的接地平面的輪廓。于是，圖18表示了在輻射器104A-104D其上安置或延伸到其里面的饋電網絡1804，1808的那些部分。
請注意，按些常規的知識，饋電網絡是在指定用于饋電網絡并與輻射器分開的區域提供的。相反，在這里描述的饋電網絡安排地使饋電網絡部分安置在天線輻射器部分。正因為這樣，天線饋線部分就比常規饋電網絡的饋線部分在尺寸上要小。
圖19是與包括饋電通路的信號軌跡一起的天線1304，1308的饋電網絡1804，1808的示意圖。圖20是天線1304，1308接地平面輪廓的示意圖。圖21是接地平面與信號軌跡二者疊加的的示意圖。
這些饋電網絡的一個優點是天線的饋電部分實現饋電網絡所需的面積比常規的饋電技術小。這是因為原來安置在天線饋線部分的饋電網絡部分現在安置在天線的輻射器部分。這樣的結果是天線的總長度可以減小。
這樣的饋電網絡的一個附加的優點是由于次級饋電點被移近天線的饋電點，而使傳輸線損耗減小。另外，為了阻抗匹配變壓器可以集成進饋電網絡的布線中去。
這樣，一個能節省面積的網絡構造得使饋電網絡部分被安置在天線的輻射器部分并把饋電網絡的剩下部分安置在饋線部分。由于饋電網絡部分被安放在輻射器部分，饋電網絡的剩下部分在饋線部分需要較小面積。結果，天線的饋線部分與有常規饋電網絡的天線相比要小。把安置在輻射器部分的饋電網絡的軌跡安置在輻射器接地平面的對面是較佳的。因為這樣，輻射器的接地部分用作饋電網絡的這部分的接地平面。這種節省面積的饋電網絡能用許多不同類型的不同結構的天線來實現，包括單頻帶和多頻帶螺旋天線。這種結構與常規的饋電網絡的天線相比能使天線的總尺寸，饋線的損耗量減小。
VII.天線裝配如上所述，一種制造螺旋天線的技術是把輻射器，饋電網絡和接地軌跡安置在基片上并把基片繞成合適的形狀。雖然以上描述的天線結構可使用常規的把基片繞成合適的形狀的技術來實現，現在描述一種改進的把基片繞起來的結構和技術。
圖22A是用來使基片維持一個合適的形狀(例如圓柱形)的一個實施例的示意圖，尤其是圖22A表示了一個作為例子的加到有能節省面積的饋電網絡的天線上去的結構。在讀了這一描述后，怎樣以其他結構的螺旋天線實現本發明對于精通有關技術的人員來說就很清楚了。
圖22B到22F描繪出作為例子的結構的剖面圖，這種結構用來使天線保持在圓柱形和其他合適的形狀。現在參照圖22A到22F，該例包括了在接地平面412上的或作為其延伸的一根金屬帶2118，在金屬帶2118對面的焊料2216和一個以上的通路2210。
金屬帶2118可由接地平面412的一部分或加到接地平面412上的金屬帶組成。在一個實施例中，金屬帶2218最好通過僅把接地平面412的寬度展寬一個預定的量來提供。在圖22A的實施例中，這個寬度標為ωstrip。
在接地平面412的金屬帶區提供了一系列通路2210。對于固定連接，通路2210最好加到第一天線1304和第二天線1308的輻射器部分。為通路2210選擇的式樣是基于使用材料的已知的機械和電氣特性。雖然本發明能用在每個接地平面412上的一條或二條通路2210來實現時，為了獲得所希望的機械強度和電氣接觸，可以使用若干條通路2210。當不必要時，所用的每個接地平面412可以橫向或向四周伸過天線輻射器。
正如在圖22B中可看到的，通路2210從一個表面到另一個表面完全伸過接地平面412的材料和支撐基片406(100)。通路使用眾所周知的流行技術由金屬化或鍍金屬的通路制成。接地平面412對面的邊緣2214的一個相對小的部分或區域是鍍上焊料2216的。
示于圖22B和22D中的實施例包括了一個在基片406上形成的在接地平面412對面與第一邊緣2212相鄰的小金屬帶2218。在這個實施例中，通路通過基片延伸到金屬帶2218。當金屬2218在所有的應用中不必要時，金屬帶2218有助于焊錫流和改進的機械結合對于精通技術的人員來說是非常清楚的。制造金屬帶2218的專用材料是根據基于所用接地平面材料，選用的焊料等已知原理來選取的。
當于線支撐基片被卷成一般的圓柱形以形成所希望的螺旋天線結構時，如圖22D所示，邊緣2212和2214就彼此靠得很近。通路2210和金屬帶2218(如果提供)的位置就與對面的接地平面邊緣2214上的焊料2216相重迭。當帶2218保持與焊料2216相接觸時，使用眾所周知的焊接技術和設備進行加熱。
因為焊料2216被熔化了，它流進通路2210并流到金屬帶2218上。然后加熱減弱或停止加熱，焊錫就在接地平面412的兩個外緣或外端之間形成永久的，但是可去掉的或耐用的接點或結合。用這種方法，天線支撐基片406和放置在其上的天線元件現在機械地保持所希望的圓柱形狀而不需要象絕緣帶，膠粘劑等材料。這就減少了以前裝配這種類型的螺旋天線所需的時間，成本和勞力。這也可以讓這種操作自動化并提供更多易再生產的天線尺寸。另外，接地平面412的一個邊緣現在被電連接到另一邊緣，這正如希望的那樣提供了一個由接地平面連續的導電環。這一電接觸不用復雜的焊接或導線就完成了。
這個技術可以推廣來提供沿著天線其他部分的支撐或結合。例如，一串多于一個的接屬接片或帶2220能夠沿著一組或二組天線輻射器的長度相隔一定的距離安置。正如在圖22E中可看見的，接屬接片或帶2220被安置得與多于一個輻射器104A-D相鄰但在支撐基片406(100)的對面。這些接屬接片或帶安置得使天線基片被卷起來或弄彎以產生所希望的天線時，金屬點或帶2220被安置在支撐基片的對面邊緣上的輻射器104A-D的一部分之上。尤其是在一個實施例中，接屬接片或帶220被安置在輻射器104A-D的接地軌跡1436之上。金屬化通路可以在接屬接片2220中形成，這對于應用或改善熱導以熔化焊錫是希望的。
如果少量焊錫2226先前被加到接地軌跡1436表面上的配對部分，這可用來把輻射器接到帶上。這提供了附加的連接點或結合點。這些連接點或結合點能有效地把天線的結構以一個希望的形式保持在一起。在希望電連接的地方，可以在延伸到對面的接屬接片或帶上形成金屬化通路。這些金屬頭可以用來與前面為接地平面而討論的金屬帶連接或不與其連接。這樣的結構在期待非常長的輻射器或多堆疊天線輻射器的地方非常有用，它導致高的天線結構。
圖23A-23C是用于把基片406卷成所希望的形狀的模型2310的一個作為例子的實施例的一列視圖。
圖23中的例子是一種用來卷天線并為天線結構提供連續支撐和剛性的圓柱形模型。在一個實施例中，模型2310能提供一系列從模型2310的外表面輻射延伸的尖頭或牙齒2312。為了和模型2310和牙齒2312相接，在基片406中提供用來和牙齒2312配對的一系列“加工用”孔或“裝配引導”孔或過道2230。
在圖22A中，加工用孔2330表示置于接地平面412中，接地平面412的金屬材料在使用相對較軟的支撐基片材料時起加固孔和防止形狀損壞和移動的作用，這有助于天線結構的調整精度。然而，不要求將孔2230設置在金屬層內。
再參照圖23A-23C并以圖23A的透視圖開始，從圖中可見基片406被定位以通過把牙齒2312和孔2230配對嚙合支撐模型2310。
正如圖23B和23C側視圖中可見的，因為支撐模型2310是繞它的軸轉的，或者基片406圍著模型2310繞，孔2230嚙合幫助在對著支撐模型2310的地方或其上等基片406定位的牙齒2312。最終，整個基片406緊靠著支撐模型被嚙合。在圖23C中，基片406被表示成圍著支撐模型繞直到它自相重迭以使帶2218，2220嚙合焊錫2216，2226，這正如前面所描述的那樣。當然，在帶2218，2220和焊錫2216，2226不用來結合基片部分的地方，基片406不需要在支撐模型2310上重迭。另外，也沒有支撐模型2310拉長天線，輻射器104A-D或基片總長度的需要。在一些應用中，天線的一些或所有部分可以自相支撐，沒有需要模型2310的必要。這一特性可能是有利的，例如在某些頻率上有利于減小模型2310對發射圖形的影響。
為了清楚和易于表示，在圖23A-23C中，只畫出基片406而沒有畫出接地平面的金屬層，輻射器，饋線，饋電網絡等。怎樣確定孔2230的大小以和齒2312的尺寸相匹配對于那些精通有關技術的人員來說是相當清楚的。
如圖23所示，模型2310可以用在圓柱體及其他所希望的形狀上形成的實心或空心的帶有從上伸出的尖角或牙齒2312的結構構成。在這個實施例中，模型2310可以想象為例如一個在許多音樂盒中可找到的有齒鼓的變形。其他的結構可以使用來提供模型2310，這包括軸/輪輻結構，軸/鏈輪齒結構和其他合適的結構。
請注意，尖角2312或輪輻的間隔對于支撐元件不對稱是期望的。也就是說為了在卷時給予較大量的連貫的拉力，間隔在某些部分可大些，為了較好的控制基片邊緣重迭處基片的位置，間隔在某些部分可小些。齒間距被選得能使牙齒2312施加一定量的拉力以保持基片406在適當的地方使整個裝配為一個更堅硬的結構是較好的。
孔2230和牙齒2312的使用通過定位和裝配自動化，以精確的放置或基片在能安裝在天線罩內的模型上的定位提供了改進的制造能力。這允許更精確的結構規定和天線裝配的定位，并導致對天線罩對發射圖形的影響進行更精確的控制和補償。
以上安放金屬帶2218，焊料2216和通路2210的描述是通過例子的方法提供的，在讀了這些描述后，這些元件怎樣按照所希望的結構安放在不同的地方對于本領域熟練人員就清楚了。例如，這些元件可以被定位使得天線能卷成使其具有右手或左手圓極化，并可使輻射器104A-D或者在模型的里邊或者在模型的外邊。
VIII.結論當本發明的不同的實施例已被描述時，它們僅通過舉例的方法來表達，但不受例子的限制是應理解的。于是本發明的廣度和范圍應該不受任何上述示范的實施例所限制，但應該按照下面的權利要求和它們的等價物作出定義。
前面較佳實施例的描述的提供是為了使任何本領域熟練人員制造或使用本發明。當本發明參照較好實施例被顯示和描述時，在沒有偏離本發明的精神和范圍的情況下，其中形式和細節方面的各種變化是可以做的，這一點是可以被本領域熟練人員所理解的。
權利要求
1.一種螺旋天線，包括一個基片一個由安置在所述基片上的許多輻射器組成的輻射器部分，其中所述基片被定形使得輻射器成為螺旋狀結構，一個與所述輻射器部分相鄰的由一個基片組成的饋線部分，一個由安置在所述饋線部分的所述基片上的第一組一個或更多的軌跡和安置在所述輻射器部分的所述基片上的第二組一個或更多的軌跡組成的饋電網絡。
2.按照權利要求1的螺旋天線，其特征在于，安置在所述輻射器部分上的由一個或更多的軌跡構成的所述組，被安置在為所述多個輻射器規定的所述輻射器部分的區域。
3.按照權利要求1或2中的螺旋天線，其特征在于，所述輻射器的每一個由接地軌跡組成，其中，安置是在所述輻射器部分的所述饋電網絡的由一個或更多的軌跡構成的所述組被安置在所述接地軌跡對面的所述基片上。
4.按照權利要求3的螺旋天線，其特征在于，所述軌跡由銅組成。
5.按照前述任一權利要求的螺旋天線，其特征在于，所述螺旋天線是四線，二線或其他x線的天線。
6.按照前述任一權利要求的螺旋天線，其特征在于，所述輻射器由安置在所述基片上的帶段組成。
7.按照前述任一權利要求的螺旋天線，其特征在于，所述基片形成圓柱，圓錐或其他合適的形狀。
8.按照前述任一權利要求的螺旋天線，其特征在于，所述輻射器部分由四個安放在所述基片上的輻射器組成，所述饋電網絡向所述四個輻射器提供一個90度相位信號。
9.一種饋電網絡包括安置在一個天線饋線部分上的第一組一個或更多個軌跡；安置在所述天線輻射器部分上的第二組一個或更多個軌跡。
10.按照權利要求9的饋電網絡，其特征在于，安置在所述輻射器部分的所述第二組一個或更多個軌跡被安置在為所述多個輻射器規定的所述輻射器部分的區域。
11.按照權利要求9或10的饋電網絡，其特征在于，所述輻射器的每一個由一個接地軌跡組成，其中，安置在所述輻射器部分的所述饋電網絡的由一個或多個軌跡構成的組被安置在所述接地軌跡對面的所述基片的表面上。
12.按照權利要求11的反饋網絡，其特征在于，所述軌跡由銅組成。
13.按照權利要求9到12的任何一個的饋電網絡，其特征在于，所述天線是四線，二線或其他x線的螺旋天線。
14.按照權利要求9到13的任何一個的饋電網絡，其特征在于，天線由一個基片組成，并且所述軌跡安置在所述基片上。
15.按照權利要求14的饋電網絡，其特征在于，所述基片形成圓柱，圓錐或其他合適的形狀。
16.按照權利要求9到15的任一饋電網絡，其特征在于，所述天線由四個輻射器組成，并且所述饋電網絡向所述四個輻射器提供一個90度相位差的信號。
17.一種雙頻帶螺旋天線，包括由安置在第一天線的第一饋線上的基片的第一面上的第一饋電網絡組成的第一天線部分，安置在所述基片第二面上并在所述饋電網絡對面的第一接地平面，和第一組安裝在所述基片上并從所述饋電網絡延伸的一個或多個輻射器；第二組天線由下述兩部分組成由安裝在第二饋電部分上的所述基片上的第二饋電網絡和安裝在所述饋電網絡對面所述基片上的第二接地平面組成的第二天線部分，第二組安裝在所述基片上并從所述饋電網絡延伸的一個或多個輻射器；和提供從所述第二天線的輻射器沿第二天線軸流的電流的通道因而使在與軸垂直的方向發射的能量增加的裝置，其中，所述第一饋電網絡由安置在天線的第一饋電部分的第一組一個或多個軌跡和第二組安置在所述第一天線部分的輻射器部分上的一個或多個軌跡組成，第二饋電網絡由第三組安置在所述第二饋電部分上的一個或多個軌跡和第四組安置在所述第二天線部分的輻射器部分上的一個或多個軌跡組成。
18.按照權利要求17的天線，其特征在于，所述第二組安置在所述輻射器部分上的一個或多個軌跡，被安置在規定所述多個輻射器的所述輻射器部分的區域。
19.按照權利要求17或18的天線，其特征在于，輻射器的每一個由一個接地軌跡組成，其中安置在所述輻射器部分的饋電網絡的一個或多個軌跡被安置在所述接地軌跡對面的所述基片的表面上。
20.一種天線，其中在一個公共的基片上提供了二組交叉對插的軌跡，該基片形成一個曲面，使得軌跡跟隨各自實際上的螺旋形通路，并且饋電網絡和一組軌跡的一部分重合。
全文摘要
一種節省面積的網絡,結構成使饋電網絡(1804,1808)的部分設置在天線(1304,1308)的輻射器部分上,饋電網絡的其余部分設置在饋電部分上。由于部分饋電網絡設置在輻射器部分上,饋電網絡的其余部分僅需很小的區域在饋電部分上。這樣,與具有常規饋電網絡的天線比較,該天線的饋電部分可以做得更小。較佳地,設置在輻射器部分上的饋電網絡的軌跡相對輻射器接地部分設置。如此,輻射器的接地部分作為該部分饋電網絡的接地平面。該節省面積的饋電網絡可以由許多結構變化的不同類型的天線實施,包括單頻帶和多頻帶螺旋天線。與具有常規饋電網絡的天線相比,此種結構能減小該天線的總尺寸和饋電中的損耗量。
文檔編號H01Q1/38GK1263641SQ98803780
公開日2000年8月16日 申請日期1998年3月25日 優先權日1997年3月27日
發明者D·菲利波維奇, A·塔索地 申請人:夸爾柯姆股份有限公司