專利名稱：電介質(zhì)負(fù)載四臂天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在超過200MHz頻率上操作的電介質(zhì)負(fù)載天線，主要但非排他地涉及一種利用圓極化電磁輻射進(jìn)行操作的四臂螺旋天線。
背景技術(shù)：
英國專利No. 2四沈38、2310543和23674 中公開了電介質(zhì)負(fù)載四臂螺旋天線。根據(jù)這些專利的天線已主要用于接收來自全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星星座的衛(wèi)星的圓極化信號，以進(jìn)行位置確定和導(dǎo)航。GPS是一種窄帶服務(wù)。存在其他的基于衛(wèi)星的服務(wù)，這些服務(wù)需要針對比來自現(xiàn)有天線的可用部分帶寬更大的部分帶寬的接收或發(fā)送裝置。在例如英國專利No. 2321785公開的電介質(zhì)負(fù)載環(huán)形天線中，可通過如下方式增大帶寬使用相互臨近的、大致平行的輻射元件對來取代單獨(dú)的螺旋輻射元件，所述輻射元件對中的輻射元件以不同的位置連接至鏈接導(dǎo)體，該鏈接導(dǎo)體把相對的輻射元件相鏈接。 在英國專利No. 2351850公開的另一個(gè)變體中，單一的螺旋元件被側(cè)面相對的元件組所取代，每一組具有同延(coextensive)且相互臨近的輻射元件對，其形式為具有用于產(chǎn)生相異電長度的不同寬度的平行軌道。對電介質(zhì)負(fù)載雙絞環(huán)形天線所做的這些變體依靠其不同的諧振耦合模式而獲得了帶寬方面的優(yōu)勢，所述諧振出現(xiàn)在所需的操作波段內(nèi)的不同頻率上。如果至少一個(gè)平行軌道包括具有非平行邊沿或不同長度的相對邊沿的導(dǎo)電帶，如英國專利申請No. 2399948A中所公開，則可以獲得在帶寬方面的進(jìn)一步擴(kuò)展。在這些稍后的變體中，與組中其他軌道最遠(yuǎn)的帶的邊沿比更接近所述其他軌道的帶的邊沿更長。實(shí)際上，每一組中的第一和第二軌道都可能具有不同長度的邊沿，例如對具有形成組的最外沿的邊沿的每一個(gè)軌道進(jìn)行配置，使得該最外沿長于軌道的內(nèi)沿。通過形成每一個(gè)受影響的軌道、使得該軌道的一個(gè)邊沿在大致其全部輻射長度遵循波狀或蜿蜒的路徑，從而獲得邊沿長度的差別。在雙絞環(huán)形天線中，每一組軌道形成圍繞圓柱電介質(zhì)核心的中心軸的半周。因此，螺旋軌道具有遵循嚴(yán)格的螺旋路徑的一個(gè)邊沿，而另一個(gè)邊沿遵循以例如正弦圖案而偏離嚴(yán)格的螺旋路徑的路徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種針對圓極化信號的天線，該天線提供了比現(xiàn)有的四臂螺旋天線更大的帶寬。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種四臂螺旋天線，包括通常為圓柱電介質(zhì)底板上的第一和第二對在直徑方向上相對的天線元件，每一對中至少一個(gè)元件包括一對相互臨近、大致平行的導(dǎo)電軌道，所述導(dǎo)電軌道在它們之間限定了溝槽，限定所述溝槽的軌道邊沿比各個(gè)軌道的另一邊沿要長。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例采用背射天線(backfire antenna)的形式，所述背射天線具有位于固體電介質(zhì)天線核心的孔中的軸向饋電線結(jié)構(gòu)，所述固體電介質(zhì)天線核心由具有大于5的相對介電常數(shù)的材料制成。存在4個(gè)輻射組合元件，每一個(gè)從所述饋電線結(jié)構(gòu)在所述核心的遠(yuǎn)端面終止處的饋電連接延伸至鏈接導(dǎo)體，所述鏈接導(dǎo)體把所述4個(gè)組合元件在與所述饋電連接軸向分隔的位置處相互連接。所述鏈接導(dǎo)體關(guān)于所述饋電連接接近地連接至所述饋電線結(jié)構(gòu)。術(shù)語“輻射”將被廣義地解釋，當(dāng)用于天線元件、軌道或?qū)w時(shí)，它是指在所述天線用于發(fā)射機(jī)時(shí)輻射能量的元件、軌道或?qū)w，或當(dāng)所述天線用于接收機(jī)時(shí)，它是指從環(huán)境吸收能量的元件、軌道或?qū)w。形成第一對在直徑方向上相對的天線元件的組合元件具有比形成第二對的組合元件更短的平均電長度，以在第一和第二對的各個(gè)元件中的電流之間產(chǎn)生大致的相位正交性。如傳統(tǒng)的四臂天線中那樣，在這個(gè)相位正交性所產(chǎn)生的工作波段中，天線展現(xiàn)出針對圓極化信號的增大的增益。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每一個(gè)組合輻射元件具有所述核心的遠(yuǎn)端面上的第一徑向部分，以及從所述第一部分延伸至所述鏈接導(dǎo)體的第二螺旋部分。4個(gè)組合元件中的每一個(gè)包括相互臨近的平行軌道對，所述軌道在其間限定了上述溝槽。有利地，每一個(gè)元件僅在其第二螺旋部分中按照這種方式而劃分，所述軌道邊沿限定了遵循例如一般為平行的蜿蜒路徑的溝槽，以增加輻射元件的可用長度內(nèi)的溝槽長度。以這種方式，可以把溝槽的電長度增大至天線的工作頻率上的半波長，盡管在優(yōu)選實(shí)施例中每一個(gè)天線元件的螺旋部分具有小于半波長的電長度。一部分由軌道形成的導(dǎo)電路徑的長度差別，以及各個(gè)天線元件的軌道中電流的分離(作為其間的溝槽的半波長電長度的結(jié)果)，提升了軸向圓極化輻射的諧振，其具有比具有單一軌道輻射元件的相同尺寸的天線所實(shí)現(xiàn)的帶寬更大的帶寬。特別地，除了其他因素以外，該帶寬還取決于各個(gè)組合元件中的電流之間的分離程度，其中每一個(gè)組合元件包括由溝槽或縫隙所分離的平行導(dǎo)體軌道。電流分離產(chǎn)生了工作波段中的相位駐留，其含義是每一個(gè)更長的組合元件中的電流平均之間的相位正交性在比傳統(tǒng)四臂天線更寬的頻帶上延伸。典型地，可以在至少0.4%的部分帶寬上實(shí)現(xiàn)大致的相位正交性。在一些實(shí)施例中，部分帶寬可以是2%或更大。大致的相位正交性可以被定義為展現(xiàn)60°和 120°之間的相位差。在直徑方向上相對的較短和較長組合元件對之間的物理角度分隔不需要恰好為 90°，即對著螺旋軸線。例如，該角度分隔可以是70°或80°。優(yōu)選地，在天線的工作波段內(nèi)，較短對的電流平均與較長對的電流平均之間的相位差在這個(gè)角度分隔的30°內(nèi)，或更好地在20°內(nèi)。該工作波段具有與上文所指相同的部分帶寬界限。因此，例如如果物理角度分隔是80°，那么相位差優(yōu)選地在至少0.4%或至少2%的部分帶寬的全體上從60°至 100°的范圍內(nèi)，通過把所述溝槽限制為每一個(gè)天線元件的螺旋部分，所述核心遠(yuǎn)端面上的徑向部分可用于通過調(diào)整進(jìn)行調(diào)諧，即把導(dǎo)電材料從天線元件中去除，例如英國專利No. 2356086 所公開的使用激光蝕刻形成剪切部分或孔，將其全體內(nèi)容通過引用并入本說明書。與上述英國專利No. 2四沈38和2310543中公開的天線相同，優(yōu)選天線的鏈接導(dǎo)體包括圍繞該核心并與饋電線結(jié)構(gòu)相連的導(dǎo)電套筒。每一個(gè)天線元件連接至所述套筒的邊緣，且所述溝槽優(yōu)選地還延伸至所述邊緣的高度或非常接近所述邊緣的高度。
每一個(gè)天線元件的相互臨近的軌道可以具有不同的電長度，例如由于具有不同的平均寬度。備選地，可以根據(jù)軌道關(guān)于邊緣的內(nèi)在傾斜以及其與邊緣的各自的連接點(diǎn)處的電流圖案中隨之發(fā)生的不同而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電路徑長度的不同。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于圓極化電磁輻射的螺旋天線包括在通常為圓柱絕緣底板的通常為圓柱的外表面上或與之相鄰的第一和第二對螺旋導(dǎo)電軌道組，所述軌道組圍繞所述外表面而分布，而且每一組均包括至少一對通常為螺旋形狀的軌道，每一軌道均有一個(gè)邊沿比另一個(gè)邊沿長，而且每一軌道與所述對中另一軌道的距離比其與其他組中的軌道的距離更近。每一組的軌道優(yōu)選地在其間限定了具有下述平均寬度的大致側(cè)面平行的細(xì)長溝槽，所述平均寬度小于相鄰軌道組之間的平均間距的一半。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在高于200MHz的頻帶內(nèi)工作的四臂螺旋天線，其中，所述天線包括4個(gè)同延的組合螺旋天線元件，每一個(gè)天線元件都以由縫隙分離的至少兩個(gè)同延細(xì)長導(dǎo)體的組合而形成，所述縫隙的寬度小于各個(gè)組合元件與任一相鄰組合元件之間的間距的一半，所述縫隙和約束所述縫隙的所述同延導(dǎo)體的部分限定了細(xì)長邊界區(qū)域，該區(qū)域在所述天線的工作波段內(nèi)的頻率上，具有相關(guān)的電長度，該電長度大于沒有約束所述縫隙的同延導(dǎo)體部分的電長度。伴隨說明書的從屬權(quán)利要求包括上文未提出的可選特征的非窮盡集合。根據(jù)本發(fā)明的天線具有下列工作波段的特定用途(a) 1559-1591MHz (伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng))(b) 1260-1300MHZ (伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng))(c) 1164-1214MHZ (伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng))(d) 1563-1587MHz(GPS Li)(e)1216-1240MHz(GPS L2)(f)1164-1188MHz(GPS L5)(g) 1602. 56-1615. 50MHz (Glonass)(h)1240-1260MHz(Glonass)(i) 1610. 0-1626. 5 (Iridium 衛(wèi)星通信)(j) 2332. 5-2345. OMHz (ΧΜ 衛(wèi)星無線電)(k) 2320. 0-2332. 5MHz (Sirius 衛(wèi)星無線電)與這些波段相關(guān)的服務(wù)在括號中指出。


參考附圖，以示例的方式來描述本發(fā)明，其中圖1是從側(cè)面觀看的根據(jù)本發(fā)明的電介質(zhì)負(fù)載四臂天線的透視圖，具有4個(gè)側(cè)面相對的細(xì)長螺旋輻射導(dǎo)體組；圖2是主要從頂部觀看的圖1中的天線的另一個(gè)透視圖；圖3是從側(cè)下方觀看的圖1中的天線的第三透視圖；以及圖4是示出了圖1至3中的天線的導(dǎo)體組中電流相位變化的示意圖。
具體實(shí)施方式
參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的四臂天線所具有的天線元件結(jié)構(gòu)是，在固體陶瓷核心12 的圓柱外表面12C上形成的、包括輻射導(dǎo)電軌道10AA、10AB、10BA、10BB、10CA、10CB、10DA、 IODB的4個(gè)縱向延伸組。所述核心具有軸向通道，該通道容納(house) 了具有外導(dǎo)體16、內(nèi)電介質(zhì)絕緣層 17和內(nèi)導(dǎo)體18的同軸饋電線結(jié)構(gòu)。饋電線結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體16可以與通過核心12的軸向通道壁相分隔，其中，外導(dǎo)體16由具有小于核心材料的相對介電常數(shù)的相對介電常數(shù)的電介質(zhì)層(未在圖中示出)容納。具體地，該電介質(zhì)層可以包括上述英國專利NO. 23674 中描述并示出的塑料外套，將該專利的全體內(nèi)容通過引用并入本申請。這個(gè)同軸饋電線結(jié)構(gòu)用于把無線電通信裝置(未示出)連接至縱向延伸的軌道組。該天線元件結(jié)構(gòu)還包括形成為核心12的遠(yuǎn)端表面12D上的金屬軌道的4個(gè)徑向元件 10AR、10BR、10CR、10DR,把4個(gè)縱向延伸的軌道組的導(dǎo)電軌道10AA-10DB的末端連接至該饋電線結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電軌道10AA-10DB的另一端連接至公共虛擬地導(dǎo)體20，該導(dǎo)體20具有圍繞核心12的近端部分的電鍍套筒的形式。而這個(gè)套筒20以下文所述的方式連接至饋電線結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體16。兩個(gè)徑向軌道10CRU0DR在其內(nèi)端連接至核心12遠(yuǎn)端處的饋電線結(jié)構(gòu)的內(nèi)導(dǎo)體18，而另兩個(gè)徑向軌道10ARU0BR連接至由饋電線結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體16所形成的饋電線屏蔽。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，包括導(dǎo)電軌道10AA-10DB的4個(gè)組1OAA、10AB-IODA、 IODB是螺旋的，并具有不同的長度。兩個(gè)組10BAU0BB ； 10DAU0DB比另兩個(gè)組10AA、10AB 和10CA、IOCB要長，這是由于延伸至更為接近核心12的近端。每一對導(dǎo)電軌道組10AA、 10AB、10CA、IOCB ； 10BA、10BB、10DA、IODB的元件在核心軸線相對側(cè)上彼此在直徑方向上相對，而且螺旋軌道10AA-10DB中的每一組遵循以圓柱核心的軸線為中心的螺旋路徑。這個(gè)實(shí)施例中，兩對軌道組之間的長度差異由套筒20的上邊緣或鏈接邊沿20U造成，其高度不同(即與核心的近端面12P的距離不同)以分別提供長和短軌道組的連接點(diǎn)。因此，在這個(gè)實(shí)施例中，邊緣20U遵循圍繞核心12的淺鋸齒路徑，較短的軌道組10AAU0AB ；10CA、 IOCB與邊緣20U在邊緣上的某點(diǎn)相遇，該點(diǎn)與近端面12P的距離比較長軌道組10BAU0BB ； IODAUODB與邊緣20U相遇的點(diǎn)與近端面IOP的距離要遠(yuǎn)。軌道組1OAA、10AB-IODA、IODB 中每一個(gè)的螺旋中心線以大致相同的旋轉(zhuǎn)角對著核心軸線，這里為大約180°的區(qū)域，即半周。例如，如上述英國專利No. 2310543中所述，由徑向軌道10AR-10DR以及螺旋軌道組10AA、10AB-10DA、10DB的組合所構(gòu)成的導(dǎo)電路徑的不同長度在中心工作頻率上產(chǎn)生了不同的傳輸延遲，該中心工作頻率位于與較長和較短導(dǎo)電路徑相關(guān)聯(lián)的諧振頻率之間，使得天線具有用于接收或發(fā)送圓極化信號的諧振模式。利用導(dǎo)電軌道組10AA、10AB-10DA、10DB的螺旋路徑的左手指向，天線對于入射到其核心軸線上、并來自遠(yuǎn)端面12D的右手圓極化信號具有最高的增益。如果該天線被用于左手圓極化信號，則螺旋的方向相反且徑向元件的連接圖案旋轉(zhuǎn)90°。如果天線適于接收左手和右手圓極化信號兩者，則導(dǎo)電軌道組可以被布置為遵循一般與核心軸線平行的路徑。導(dǎo)電套筒20覆蓋了天線核心12的近端部分，并通過核心12的近端面12P上的導(dǎo)電電鍍層22與饋電線結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體16近軸地連接。如上述英國專利No. 2310543中所述，套筒20和電鍍層22的組合形成了平衡-不平衡變壓器(balim)，從而由饋電線結(jié)構(gòu)16、 17、18形成的傳輸線上的信號在饋電線結(jié)構(gòu)近端處的不平衡狀態(tài)與遠(yuǎn)端處至少接近平衡的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。專利No. 2310543的內(nèi)容通過引用并入本申請。套筒20和近端面電鍍層22的組合還具有如下效果在天線的工作頻率上，把邊緣 20U與饋電線結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體16相隔離，從而導(dǎo)電軌道組10AA、10AB-10DA、10DB中的電流通過由導(dǎo)電軌道組的各個(gè)對與套筒邊緣20U的各個(gè)部分形成的導(dǎo)電回路，在饋電線結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)端在饋電線結(jié)構(gòu)的內(nèi)和外導(dǎo)體18、16之間流動。實(shí)際中，每一組10AA、10AB-10DA、10DB中的導(dǎo)電軌道提供了饋電連接與套筒邊緣 20U之間的各個(gè)交替導(dǎo)電路徑。每一對10AA、1 OAB-IODA、10DB中的軌道由相應(yīng)的溝槽或縫隙^AJ6BJ6C、26D分隔，其中這些溝槽或縫隙從軌道組與其相應(yīng)徑向元件10AR、10BR、 10CRU0DR的連接點(diǎn)或非常接近該連接的點(diǎn)延伸至軌道10AA、10AB-10DA、10DB與套筒邊緣 20U相連的區(qū)域。更準(zhǔn)確地，每一個(gè)溝槽^AJ6BJ6C、26D延伸至邊緣20U與溝槽的每一側(cè)上的相應(yīng)軌道相連處的高度。然而優(yōu)選地，溝槽在恰好是相應(yīng)軌道連接處的邊緣20U的高度的較矮高度處終結(jié)。在這個(gè)實(shí)施例中，約束各個(gè)溝槽26A、26B、26C、26D的軌道10AA-10DB的邊沿偏離各個(gè)螺旋線，例如遵循各個(gè)蜿蜒的路徑，從而溝槽^AJ6BJ6C、26D具有側(cè)面大致平行的波狀正弦構(gòu)造。以這種方式，與每一個(gè)溝槽^AJ6BJ6C、26D相關(guān)的電長度被增大，從而大于相應(yīng)的軌道組10AA、10AB-10DA、10DB的軌道的面向外的邊沿的電長度。每一個(gè)軌道采取細(xì)長導(dǎo)電帶的形式，其具有第一和第二端以及從第一端延伸至第二端的兩個(gè)相對的邊沿。約束溝槽的邊沿比面向外的邊沿要長，這是因?yàn)樽裱鰩У亩酥g的不那么直接的路徑。實(shí)際中，與每一個(gè)溝槽相關(guān)的電長度接近于與天線工作波段內(nèi)的工作頻率上的半波長相同。這樣，溝槽的任一側(cè)面上的導(dǎo)電路徑中的電流分別展現(xiàn)出各自的相位獨(dú)立性。這個(gè)效果可以通過模擬在各個(gè)軌道上獨(dú)立執(zhí)行的兩個(gè)半波簡諧諧振而形象化。根據(jù)所需的電特性，包括所需的帶寬，在每一對10AA、10AB-10DA、IODB的軌道中流動的電流的分離水平在由軌道對形成的組合線的相位-頻率特性中產(chǎn)生相位駐留(dwell)區(qū)域，而該特性在其他情況下是線性的。實(shí)際中，取決于電流分離水平，可以改變在較短組合線10AAU0AB ；10CA、 IOCB中的電流與較長組合線10BAU0BB ； 10DAU0DB中的電流之間實(shí)現(xiàn)大致的相位正交的波段。這又會影響某個(gè)波段，其中在該波段上天線在與圓極化輻射相關(guān)的模式下處于諧振。 可以使用例如上述專利No. 2356086中描述并示出的測試裝置來觀察該相位駐留。通過把電容性探針伸入與組合線低端并列的位置，即與套筒邊緣20U相鄰，當(dāng)向天線提供來自耦合至饋電結(jié)構(gòu)16、17、18的發(fā)生器的掃頻信號時(shí)，可以監(jiān)視線中的電流相位。圖4中的圖表示出了從與4個(gè)組合線并列的4個(gè)探針?biāo)@得的相位-頻率特性。當(dāng)較短線10AAU0AB ； IOCAUOCB的兩個(gè)特性30A、30C分別展現(xiàn)出與較長線10BA、10BB ； 10DAU0DB的特性的大約為90°的差時(shí)，針對從具有饋電連接的端面向近端、沿著天線核心12的軸線而入射的圓極化輻射的天線增益達(dá)到最大值。如圖4所示，在帶寬B上實(shí)現(xiàn)了近似的相位正交性。在這個(gè)實(shí)施例中，B關(guān)于1618MHz中心頻率大約為16MHz。每一個(gè)軌道組10AA、1 OAB-IODA、10DB的軌道可以具有不同的平均寬度，以產(chǎn)生每一組中不同的平均電長度。然而要注意的是，每一個(gè)軌道組中的第一軌道10AA、10BA、10CA、 IODA以和套筒邊緣20U之間的銳夾角與套筒邊緣20U相遇，然而相反的是，每一組的第二軌道10AB、10BB、10CB、10DB以鈍夾角與套筒邊緣20U相遇。各個(gè)軌道與套筒邊緣相遇方式的不同還導(dǎo)致了每一個(gè)軌道對的軌道的平均電長度有小的不同。因此，即使每一對的軌道具有相同的平均寬度，仍存在與較長軌道組10BAU0BB ；10DAU0DB相關(guān)的頻率稍有不同的兩個(gè)耦合諧振，而且類似地，存在與較短軌道組10AAU0AB ； 10CAU0CB相關(guān)的頻率不同的兩個(gè)耦合諧振。溝槽的寬度一般小于每一側(cè)的軌道的平均寬度。通常說來，溝槽的寬度小于相鄰軌道組10AA、10AB-10DA、10DB之間的間距，而且優(yōu)選地小于相鄰軌道組之間的間距的一半。每一個(gè)相互臨近的導(dǎo)電軌道對10AA、10AB-10DA、10DB可以被看作組合輻射螺旋天線元件的組成部分。通過對溝槽的縱向長度進(jìn)行限制，使得核心的遠(yuǎn)端面12D上的每一個(gè)徑向部分10AR-10DR中至少一部分保持未劃分，可以保留徑向部分以形成具有孔觀的形式的剪切部分，從而使用例如上述專利No. 2356086中所述的激光蝕刻對天線進(jìn)行修整。在上述實(shí)施例中，通過布置使約束溝槽的軌道邊沿比軌道的另一邊緣更長，與溝槽26A-26D相關(guān)的電長度與各個(gè)軌道組10AA、10AB-10DA、10DB的平均電長度相比被增大。 換句話說，每一個(gè)軌道內(nèi)邊沿偏離中間(mean)螺旋路徑，而各個(gè)軌道的外邊沿遵循簡單螺旋路徑或偏離該路徑的程度比內(nèi)邊沿的偏離要小。實(shí)際中，與溝槽26A-26D相關(guān)的螺旋波速與和軌道的外邊沿相關(guān)的波速相比被減小。這種對波速的減小可以以其他方式而實(shí)現(xiàn)。例如，溝槽的物理長度可以與沿著軌道組相應(yīng)部分的平均螺旋長度大致相同，但是每一個(gè)溝槽可以具有在其自身上方、下方或內(nèi)部的細(xì)長電介質(zhì)元件，該元件由具有比核心12的相對介電常數(shù)更大的相對介電常數(shù)的材料而制成。因此，可以通過在形成核心時(shí)使每條溝槽具有整體上較高的介電常數(shù)的帶，或者可以在把導(dǎo)電軌道鍍到核心12上之后將具有較高介電常數(shù)的帶被涂敷在每條溝槽上或每條溝槽中，從而與溝槽相關(guān)的平均相對介電常數(shù)比與每一個(gè)軌道組的外邊沿相關(guān)的平均相對介電常數(shù)要大。
權(quán)利要求
1.一種電介質(zhì)負(fù)載四臂螺旋天線，用于在200MHz以上的頻率處工作，其中該天線包括固體電介質(zhì)核心，所述固體電介質(zhì)核心具有側(cè)表面和兩個(gè)端面，并且由具有大于5的相對介電常數(shù)的材料制成；和天線元件結(jié)構(gòu)，提供四對實(shí)質(zhì)上螺旋形的導(dǎo)電路徑，其中，對于每對導(dǎo)電路徑，形成該對導(dǎo)電路徑的路徑具有不同的電長度，并且包括實(shí)質(zhì)上螺旋形的同延細(xì)長的相鄰的第一導(dǎo)電軌道和第二導(dǎo)電軌道，所述第一導(dǎo)電軌道和第二導(dǎo)電軌道由縫隙分離，所述第一導(dǎo)電軌道和第二導(dǎo)電軌道一起形成核心側(cè)表面上的組合天線元件，其中縫隙的寬度小于相應(yīng)的組合天線元件與任一相鄰組合天線元件之間的間距的一半。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中核心一般為圓柱形，并且具有一般為圓柱面的側(cè)表面，核心的固體材料占據(jù)了核心內(nèi)部體積的主要部分，其中所述天線還包括饋電線結(jié)構(gòu)，所述饋電線結(jié)構(gòu)通過核心軸向延伸至與端面中的遠(yuǎn)端面相關(guān)聯(lián)的饋電連接，其中天線元件從所述饋電連接延伸至鏈接導(dǎo)體，在天線元件的與所述饋電連接相關(guān)聯(lián)的端所相對的端處，所述鏈接導(dǎo)體將天線元件相互連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線，其中多個(gè)所述天線元件中的每一個(gè)天線元件包括核心的遠(yuǎn)端面上的第一徑向部分，以及包括從所述第一部分實(shí)質(zhì)上延伸到鏈接導(dǎo)體的相鄰平行導(dǎo)電軌道的第二部分；所述徑向部分包括饋電連接與第二部分之間的單一導(dǎo)電軌道。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的天線，其中每個(gè)組合天線元件的相鄰的第一導(dǎo)電軌道和第二導(dǎo)電軌道具有不同的平均寬度。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的天線，其中組合螺旋元件被布置為兩個(gè)正交的組合元件對，每個(gè)組合元件對包括在核心的軸的相對側(cè)彼此相對布置的兩個(gè)組合元件，一個(gè)組合元件對的組合元件的平均電長度不同于另一個(gè)組合元件對的組合元件的平均電長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中所述天線還包括通過核心軸向延伸到與核心的遠(yuǎn)端面相關(guān)聯(lián)的饋電連接的饋電線結(jié)構(gòu)，其中組合天線元件被耦合到饋電連接，并且經(jīng)過核心的側(cè)表面延伸到核心的近端部分上的導(dǎo)電套筒，該導(dǎo)電套筒連接到饋電線結(jié)構(gòu)，并且形成不平衡變壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中核心的固體材料占據(jù)核心的內(nèi)部體積的主要部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，還具有核心的端面之一上的饋電連接，其中兩個(gè)同延細(xì)長導(dǎo)電軌道位于核心的側(cè)表面上，并且具有第一端和第二端，第一端被連接在一起，并且連接到饋電連接，第二端在所述側(cè)表面上或在所述側(cè)表面附近被連接在一起。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的天線，其中同延細(xì)長的所述第一導(dǎo)電軌道和第二導(dǎo)電軌道在它們各自的整個(gè)長度上同延。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的天線，包括由具有大于5的相對介電常數(shù)的固體電介質(zhì)材料制成的圓柱形核心； 與核心的一端相關(guān)聯(lián)的饋電連接；和與核心的另一端相關(guān)聯(lián)的鏈接導(dǎo)體，其中每個(gè)組合天線元件包括核心的圓柱面外表面上的一對同延細(xì)長導(dǎo)電軌道，導(dǎo)電軌道分別具有第一端和第二端，導(dǎo)電軌道的第一端連接在一起，并且連接到饋電連接，第二端連接到鏈接導(dǎo)體，鏈接導(dǎo)體將所有四個(gè)組合天線元件相互連接。
11.一種電介質(zhì)負(fù)載四臂螺旋天線，用于在200MHz以上的頻率處工作，其中該天線包括固體電介質(zhì)核心，所述固體電介質(zhì)核心具有側(cè)表面和兩個(gè)端面，并且由具有大于5的相對介電常數(shù)的材料制成；和天線元件結(jié)構(gòu)，包括四個(gè)同延的組合螺旋天線元件，每個(gè)組合螺旋天線元件在核心的側(cè)表面上形成為通過縫隙分離的相鄰的同延細(xì)長的第一導(dǎo)電軌道和第二導(dǎo)電軌道，縫隙的寬度小于相應(yīng)組合天線元件與任一相鄰組合天線元件之間的間距的一半，其中對于每個(gè)組合天線元件，形成該組合天線元件的相鄰的第一導(dǎo)電軌道和第二導(dǎo)電軌道具有不同電長度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的天線，其中每個(gè)組合天線元件的相鄰的第一導(dǎo)電軌道和第二導(dǎo)電軌道具有不同的平均寬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的天線，其中核心的固體材料占據(jù)核心的內(nèi)部體積的主要部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的天線，其中組合螺旋天線元件被布置為兩對組合元件，每對組合元件包括在核心的軸的相對側(cè)彼此相對布置的兩個(gè)組合元件，一對組合元件中的組合元件的平均電長度不同于另一對組合元件中的組合元件的平均電長度。
15.根據(jù)權(quán)利要求11到14中任意一項(xiàng)所述的天線，還包括饋電連接，與核心的一個(gè)端面相關(guān)聯(lián)；和鏈接導(dǎo)體，位于核心的側(cè)表面上并圍繞核心，其中每個(gè)組合天線元件耦合在饋電連接與鏈接導(dǎo)體之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的天線，還包括從所述一個(gè)端面上的饋電連接通過核心延伸到另一端面的饋電線結(jié)構(gòu)，其中鏈接導(dǎo)體是側(cè)表面上的導(dǎo)電套筒，該導(dǎo)電套筒在所述另一端面處連接到饋電線結(jié)構(gòu)，并且形成不平衡變壓器。
全文摘要
在以圓極化信號工作的電介質(zhì)負(fù)載四臂天線中，4個(gè)同延組合螺旋元件被鍍在圓柱電介質(zhì)核心(12)的外表面上，每一個(gè)組合元件包括兩個(gè)相互臨近的導(dǎo)電軌道(10AA、10AB-10DA、10DB)，這些導(dǎo)電軌道在其間限定了細(xì)長溝槽或縫隙(26A-26D)。約束每一個(gè)溝槽的軌道邊沿比各個(gè)軌道的相對邊沿更長，其中它們遵循平行的蜿蜒路徑，其結(jié)果是每一個(gè)溝槽(26A-26D)偏離中間螺旋路徑，并且比該中間螺旋路徑中相對應(yīng)的部分更長。在所述天線的工作波段內(nèi)的頻率上，所述溝槽(26A-26D)具有與半波長相等的各自的電長度。所述天線的帶寬大于具有單軌道螺旋元件的相應(yīng)尺寸的天線的帶寬。
文檔編號H01Q1/38GK102299415SQ201110152248
公開日2011年12月28日 申請日期2006年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月21日
發(fā)明者奧利弗·保羅·雷斯特恩 申請人:薩恩特爾有限公司