新型饋電結構的四臂螺旋天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種四臂螺旋天線，尤其涉及一種新型饋電結構的四臂螺旋天線。
【背景技術】
[0002]天線作為實現無線電應用的關鍵設備，隨著通信、廣播、雷達及定位燈無線電應用系統的發展而發展，近年來GPS以及北斗的普及使得其在車輛導航及個移動終端的上的應用越來越廣泛。
[0003]四臂螺旋天線的概念最早是由C.C.Kilgus于1968年提出的，他用環偶極子模型分析了半波長諧振式四臂螺旋天線，得出了四臂螺旋天線半球覆蓋的心型方向圖和優良的圓極化特性。該天線被認為是最理想的定位接收天線，但是較大的尺寸一直制約其在小型接收設備上的應用，采用介質加載后天線尺寸顯著減小，近年來不斷應用在高端定位設備上。
[0004]介質加載天線通過饋線與四條臂直接相連進行饋電，其中一個雙臂螺旋天線長度稍長于諧振長度，從而使其輸入阻抗產生一個正45度的相位；而另一個雙臂螺旋天線長度稍短于諧振長度，從而使其輸入阻抗產生一個負45度的相位，最終使得兩個雙臂螺旋天線上的相位相差90度，實現自相移饋電，底部套筒巴倫實現平衡饋電，將電流限制在巴倫邊緣減少周圍物體對天線的影響。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種新型饋電結構的四臂螺旋天線，此四臂螺旋天線結構穩定，易于焊接組裝，S參數比傳統同軸線饋電方式更優，回波損耗小于_25dB，頂點增益大于_2dB，插入損耗大于-0.ldB，而傳輸損耗比傳統同軸饋電方式更低，從而保證了天線的整體性能；可以通過改變圖形形狀實現與四臂螺旋天線的耦合饋電，有效減小了天線的整體尺寸，圓極化性能良好。
[0006]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:一種新型饋電結構的四臂螺旋天線，包括軸心處具有通孔的陶瓷柱體、上PCB印刷電路板、下PCB印刷電路板和PCB印刷連接板，所述上PCB印刷電路板、下PCB印刷電路板分別位于通孔上開口內和下部，所述PCB印刷連接板在陶瓷柱體的通孔內并位于上PCB印刷電路板、下PCB印刷電路板之間；
所述陶瓷柱體外側面的下部沿周向具有巴倫線，所述陶瓷柱體外側面上間隔地纏繞有四條金屬螺旋臂，此四條金屬螺旋臂上端延伸至陶瓷柱體上端面并在陶瓷柱體上端面相應地形成金屬調節區，此金屬螺旋臂下端連接到所述巴倫線，四個所述金屬調節區中央均開有一縫隙；
所述上PCB印刷電路板的上表面和下表面分別印刷有扇形上導電層和扇形下導電層，所述下PCB印刷電路板具有接地金屬區和輸出端區；
所述四條金屬螺旋臂中第一、第二金屬螺旋臂各自的金屬調節區通過焊接電連接到上PCB印刷電路板的扇形上導電層，其余的第三、第四金屬螺旋臂與扇形下導電層耦合； 所述PCB印刷連接板的前側面具有接地金屬區、位于PCB印刷連接板上部的輸入端區，所述PCB印刷連接板的后側面具有金屬連接條；
所述扇形下導電層電連接到PCB印刷連接板的接地金屬區，所述扇形上導電層通過導線柱電連接到PCB印刷連接板的輸入端區，所述金屬連接條兩端均通過導線柱分別電連接到輸入端區和輸出端區；位于下PCB印刷電路板的接地金屬區與巴倫線電連接。
[0007]上述技術方案中改進的技術方案如下:
1.上述方案中，所述扇形上導電層位于上PCB印刷電路板的中央具有一突起部，所述扇形下導電層位于上PCB印刷電路板的中央具有一弧形凹陷部，在豎直方向上扇形上導電層的突起部位于扇形下導電層的弧形凹陷部內。
[0008]2.上述方案中，所述金屬螺旋臂材質為銅、鎳和金中的至少一種。
[0009]3.上述方案中，所述金屬螺旋臂長度為介質中波長的二分之一。
[0010]4.上述方案中，所述巴倫線的高度與陶瓷柱體底面半徑之和為工作波長的四分之一O
[0011]5.上述方案中，所述接地金屬區與巴倫線通過金屬件或點焊電連接。
[0012]由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:
本發明新型饋電結構的四臂螺旋天線，其結構穩定，易于焊接組裝，S參數比傳統同軸線饋電方式更優，而傳輸損耗比傳統同軸饋電方式更低，從而保證了天線的整體性能；且采用了頂部PCB形式，可以通過改變圖形形狀實現與四臂螺旋天線的耦合饋電，本發明耦合饋電結作為等效平板電容放在天線頂部，實現向50歐姆標準輸出阻抗的匹配，有效減小了天線的整體尺寸，回波損耗小于_25dB，頂點增益大于_2dB，插入損耗大于-0.ldB，軸比小于0.7，左右極化隔離度大于34dB，天線的波束寬度都超過130°，可以接收接近地平線的衛星信號，定位精度更高上部半球面效率大于50%，全球面效率大于20% ;其次，其提高了天線生產的合格率，并在性能上具有更加優良的前后比和廣角圓極化特性，且電磁場被束縛在陶瓷核內，近場很小，天線受手機、人體等周圍環境影響很小。
【附圖說明】
[0013]附圖1為本發明新型饋電結構的四臂螺旋天線結構示意圖；
附圖2為本發明上PCB印刷電路板和PCB印刷連接板結構示意圖；
附圖3為本發明四臂螺旋天線中上PCB印刷電路板結構示意圖；
附圖4為本發明下PCB印刷電路和PCB印刷連接板結構示意圖；
附圖5為附圖4的后視結構示意圖；
附圖6為本發明天線的回波損耗示意圖；
附圖7為本發明天線輻射方向圖(Phi=O)示意圖；
附圖8為本發明天線輻射方向圖(Phi=90)示意圖；
附圖9為本發明天線軸比隨Theta變化曲線示意圖；
附圖10為本發明共面波導轉帶狀線雙端口 S參數示意圖；
附圖11為本發明共面波導轉帶狀線傳輸損耗示意圖；
附圖12為本發明帶共面波導轉帶狀線結構的四臂螺旋天線實物測試S參數示意圖； 附圖13為本發明帶共面波導轉帶狀線結構的四臂螺旋天線實物測試輻射方向圖及無源數據示意圖。
[0014]以上附圖中:1、陶瓷柱體；2、上PCB印刷電路板；3、下PCB印刷電路板；4、PCB印刷連接板；5、通孔；6、巴倫線；7、金屬螺旋臂；71、第一金屬螺旋臂；72、第二金屬螺旋臂；73、第三金屬螺旋臂；74、第四金屬螺旋臂；8、扇形上導電層；9、扇形下導電層；101、接地金屬區；102、接地金屬區；11、輸出端區；12、金屬調節區；13、縫隙；14、輸入端區；15、金屬連接條；16、突起部；17、弧形凹陷部。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述:
實施例1:一種新型饋電結構的四臂螺旋天線，包括軸心處具有通孔5的陶瓷柱體1、上PCB印刷電路板2、下PCB印刷電路板3和PCB印刷連接板4，所述上PCB印刷電路板2、下PCB印刷電路板3分別位于通孔5上開口內和下部，所述PCB印刷連接板4在陶瓷柱體I的通孔5內并位于上PCB印刷電路板2、下PCB印刷電路板3之間；
所述陶瓷柱體I外側面的下部沿周向具有巴倫線6，所述陶瓷柱體I外側面上間隔地纏繞有四條金屬螺旋臂7，此四條金屬螺旋臂7上端延伸至陶瓷柱體I上端面并在陶瓷柱體I上端面相應地形成金屬調節區12，此金屬螺旋臂7下端連接到所述巴倫線6，四個所述金屬調節區12中央均開有一縫隙13 ;
所述上PCB印刷電路板2的上表面和下表面分別印刷有扇形上導電層8和扇形下導電層9，所述下PCB印刷電路板3具有接地金屬區101和輸出端區11 ；
所述四條金屬螺旋臂7中第一、第二金屬螺旋臂71、72各自的金屬調節區通過焊接電連接到上PCB印刷電路板的扇形上導電層，其余的第三、第四金屬螺旋臂73、74與扇形下導電層9耦合；
所述PCB印刷連接板4的前側面具有接地金屬區102、位于PCB印刷連接板4上部的輸入端區14，所述PCB印刷連接板4的后側面具有金屬連接條15 ;
所述扇形下導電層9電連接到PCB印刷連接板4的接地金屬區102，所述扇形上導電層8通過導線柱電連接到PCB印刷連接板4的輸入端區，14所述金屬連接條15兩端均通過導線