本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型螺旋天線。

背景技術(shù)：

全球定位系統(tǒng)是當今應用最廣泛的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，主要應用于導航、測繪、監(jiān)控、授時、通信等多種領(lǐng)域。近年來，定位技術(shù)發(fā)展蓬勃，特別是在車輛導航和小型移動終端定位方面，這些應用對天線的小型化、輕量化、高精度提出了越來越高的要求。

傳統(tǒng)的螺旋天線是由銅線或者其他金屬繞制而成，加工工藝復雜，帶寬窄，一致性差且剖面高，相位誤差大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)較小、質(zhì)量較輕、剖面低、相位中心誤差小、生產(chǎn)工藝簡單且具有優(yōu)良特性的高精度四臂螺旋天線，能滿足gps:l1、glonass:l1、北斗：b1和galileo:l1多衛(wèi)星頻點的接收。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種新型螺旋天線，包括饋電板，所述饋電板上設(shè)有支撐體；

所述支撐體上貼設(shè)有天線體，所述天線體包括電路板和若干輻射單元，所述電路板貼設(shè)于所述支撐體的表面，所述電路板上印有若干平行設(shè)置的所述輻射單元，所述輻射單元通過電路板螺旋纏繞于所述支撐體上形成螺旋天線；

沿與饋電板平行方向切割所述支撐體，得到圓形的切割面。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述輻射單元與所述電路板接觸的一面之間設(shè)有夾角，所述夾角為10°-15°。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，每個所述輻射單元均包括一主輻射臂和一副輻射臂，所述主輻射臂和所述輻射臂通過平行帶線連接，且所述主輻射臂的寬度和副輻射臂的寬度相同。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述主輻射臂靠近饋電板的一端與所述副輻射臂靠近饋電板的一端均轉(zhuǎn)為與所述饋電板平行的平行臂。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述主輻射臂和副輻射臂平行設(shè)置，且所述主輻射臂與所述副輻射臂之間的距離與所述主輻射臂的寬度相同。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，若干平行設(shè)置的輻射單元中，相鄰的輻射單元的距離、每個輻射單元的主輻射臂與副輻射臂之間的距離均與所述副輻射臂的寬度相等。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述副輻射臂的臂長大于所述主輻射臂的臂長。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述支撐體的高度為8mm—12mm。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述天線體還包括饋電腳和接地腳，所述饋電腳和接地腳間隔設(shè)置于所述饋電板上。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述電路板通過雙面膠纏繞于所述支撐體上。

通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明中，采用將輻射單元貼設(shè)于電路板中，通過電路板纏繞于支撐體上，使得支撐體上形成若干螺旋天線，與現(xiàn)有技術(shù)中由銅線或者其他金屬繞制而成的螺旋天線相比，結(jié)構(gòu)更加簡單，加工更加方便，極大地節(jié)省了人力，加快了生產(chǎn)效率。

采用更低的螺旋仰角，螺旋線末端一部分變?yōu)槠叫芯€，即兩個輻射臂靠近饋電板的一側(cè)，均轉(zhuǎn)為與水平面平行的平行臂，極大降低天線高度，使得天線具有更小的相位中心偏差，可用于高精度的定位。

本發(fā)明的天線，采用等間距的四個主輻射臂，四個短路耦合副輻射臂，具有較寬的天線帶寬，使天線電磁能量輻射更強，提高天線增益，并具有較高的低仰角增益。

本發(fā)明的天線，與傳統(tǒng)的四臂螺旋天線相比，體積較小，重量較輕，剖面較低，相位中心偏差較小，且具有良好的右旋圓極化特性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的一種新型螺旋天線的透視圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種新型螺旋天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的一種新型螺旋天線的展開圖；

圖4為本發(fā)明提供的一種新型螺旋天線的回波損耗圖；

圖5是本發(fā)明提供的一種新型螺旋天線的駐波比圖；

圖6為本發(fā)明提供的一種新型螺旋天線的方向圖；

圖7是本發(fā)明提供的一種新型螺旋天線的軸比圖；

圖中數(shù)字和字母所表示的相應部件名稱：

1、饋電板；2、支撐體；3、天線體；4、電路板；5、輻射單元；6、主輻射臂；7、副輻射臂；8、饋電腳；9、接地腳。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。

實施例1

參照附圖1-3，本發(fā)明提供的一種新型螺旋天線，包括饋電板1，所述饋電板1上設(shè)有支撐體2；

在所述支撐體2的外表面上貼設(shè)有天線體3，所述天線體3包括電路板4和若干輻射單元5，所述電路板4貼設(shè)于所述支撐體2的表面，所述電路板4上印有若干平行設(shè)置的所述輻射單元5，由于電路板4是貼設(shè)于支撐體2表面上的，故輻射單元5通過電路板4螺旋纏繞于所述支撐體2上形成螺旋天線；

具體地，就是電路板4包覆于支撐體2上，此時電路板4上的輻射單元相當于纏繞于電路板4內(nèi)的支撐體2上。

進一步地，沿與饋電板1平行方向切割所述支撐體2，得到圓形的切割面。由此可知，支撐體2應為圓柱體、圓錐體等類似的結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實施例中，先將輻射單元5貼設(shè)于電路板4上，然后電路板4環(huán)繞支撐體2形成天線體3；避免了由銅線或者其他金屬繞制加工形成天線體的復雜性。

本實施例中，形成天線體的過程簡單，步驟簡潔，極大地方便了天線體的生產(chǎn)過程，且加工過程中，無需太多銅線等金屬材料。

實施例2

參照附圖3，進一步地，本實施例的改進點在于每個所述輻射單元5均包括一主輻射臂6和一副輻射臂7，所述主輻射臂6的寬度和副輻射臂7的寬度相同。

本實施例中，天線副輻射臂7的加入，由于多了一個輻射臂7，可拓展天線帶寬，使天線電磁能量輻射更強，提高天線增益，通過主輻射臂6和副輻射臂副7長度的調(diào)整，天線還可工作于雙頻段。

具體地，主輻射臂6工作于一個頻點，副輻射臂7工作于另一個頻點，調(diào)整各自長度，這兩個頻點可以重疊增加帶寬，也可形成兩個獨立的諧振點，即可工作于雙頻段，輻射臂長度約為四分之一波長，不同頻率波長不一樣，對應輻射臂長度就不一樣。

進一步地，副輻射臂7的臂長大于所述主輻射臂6的臂長。

使用中，由于主輻射臂6諧振于較高頻率，副輻射臂7諧振于較低頻率，副輻射臂7的長度長于主輻射臂6的長度，天線最終剖面較低，如果反過來，即主輻射臂6的長度較長，則會導致主輻射臂6長于副輻射臂7太多，天線最終剖面會更高，此時的話，天線體積比較大，而且占用的空間大，廢材料。

實施例3

本實施例針對于實施例2的進一步改進，將主輻射臂6和副輻射臂7平行設(shè)置，且主輻射臂6與所述副輻射臂7之間的距離與主輻射臂6的寬度相同。主輻射臂6和副輻射臂7的脾性設(shè)置，相對于一般低剖面平面四臂螺旋天線具有更低的天線高度，且天線直徑更小。

本實施例中，天線支撐體2的高度為10mm，天線直徑為28mm。高度上，遠遠小于現(xiàn)有的四臂螺旋天線，結(jié)構(gòu)較小，質(zhì)量較輕；又由于高度低，使用時，無需占用太多的空間，節(jié)省空間，方便使用。

進一步地，若干平行設(shè)置的輻射單元5中，相鄰的輻射單元5的距離、每個輻射單元5的主輻射臂6與副輻射臂7之間的距離均與所述副輻射臂7的寬度相等。

本發(fā)明的新型螺旋天線，采用等間距的四個主輻射臂6，四個短路耦合副輻射臂7，具有較寬的天線帶寬，使天線電磁能量輻射更強，提高天線增益，并具有較高的低仰角增益。具體地，由于距離和寬度相同，導致天線的相位移中心偏差較小，實現(xiàn)了高精度的定位。

本發(fā)明中的新型螺旋天線，經(jīng)測量，其天線的相位移中心偏差小于4mm，與現(xiàn)有技術(shù)中，天線的相位移中心偏差為4mm，相比與一般的螺旋天線，其天線的相位移中心偏差大于8mm，由此可知，本發(fā)明的螺旋天線的相位移中心偏差遠遠小于現(xiàn)有技術(shù)的。

實施例4

本實施例中，所述輻射單元5貼設(shè)于電路板4時，輻射單元5與所述電路板4接觸的一面之間設(shè)有夾角a，所述夾角a為10°-15°。

通過設(shè)置夾角a，目的是為了實現(xiàn)更低天線剖面，以獲得更好的相位中心偏差值，這個夾角a的度數(shù)如果再小，則相鄰的輻射臂之間互耦過強，駐波會惡化，天線增益也會降低。對導航定位天線來說，穩(wěn)定的相位中心和較小的相位中心偏差能獲得更高的定位精度。

參照附圖3可知，為了獲得更小的相位中心偏差，天線需要更低剖面以及更低的天線高度，為此在滿足天線其他性能指標的基礎(chǔ)上，將天線旋轉(zhuǎn)角減至最小，約為13°，則該角度即為角度a。天線是螺旋天線，螺旋旋轉(zhuǎn)角是基本螺旋線的特征參數(shù)之一，螺旋在側(cè)面的投影是一個三角形，旋轉(zhuǎn)角即是其形成的夾角，參照附圖2，從平面展開圖可知，夾角a即是旋轉(zhuǎn)角，天線臂間的距離剛好等于天線臂寬度。

當然，使用中，相鄰的輻射單元5的距離、每個輻射單元5的主輻射臂6與副輻射臂7之間的距離均與所述副輻射臂7的寬度相等時，夾角a的角度不一定是13°，具體參數(shù)是經(jīng)過多次優(yōu)化天線各種參數(shù)得到的結(jié)果，并不需要距離和寬度一定相等。

本實施例中，所述電路板4通過1mm厚度的雙面膠纏繞于所述支撐體5上。

進一步地，參照附圖1所示，天線體3還包括饋電腳8和接地腳9，所述饋電腳8和接地腳9間隔設(shè)置于所述饋電板8上。

參照附圖1和2所示，其中，四個饋電腳8,四個接地腳9，八個腳均勻分布，通過錫焊的方式固定于饋電板上，饋電板為功分網(wǎng)絡及低噪放或其他功能芯片的pcb載體，可為單層或多層板。

使用中，天線體共有八個螺旋臂，八個螺旋臂之間間距相等，長度約為諧振波長的四分之一，四個主輻射臂，四個耦合副輻射臂，四個主輻射臂由功分網(wǎng)絡饋電，四個副輻射臂接地，每個主輻射臂饋電電流相等，相位依次相差90°，分別為0°、90°、180°、270°，若天線螺旋臂的繞向與天線最大輻射方向形成左(右)手關(guān)系，則輻射或接收右(左)旋圓極化電磁波。則螺旋臂的尺寸由下式確定：

其中：l為螺旋天線高度，lf為螺旋線長度，d為螺旋天線纏繞直徑，n為螺旋的圈數(shù)。

參照附圖4，為本發(fā)明所述的一種新型螺旋天線的回波損耗圖；圖5為本發(fā)明所述的一種新型螺旋天線的駐波比圖，從圖中可以看出，天線的2.0駐波比帶寬為46mhz左右該帶寬涵蓋了gps:l1、glonass:l1、北斗：b1和galileo:l1頻點，螺旋天線的旋轉(zhuǎn)角越小，雖然相位中心偏差會更小，但是帶寬會越窄，本發(fā)明即是在保證帶寬滿足應用的基礎(chǔ)上盡量降低天線剖面，即天線高度，該天線在使用空氣介質(zhì)的四臂螺旋天線中剖面高度非常具有優(yōu)勢。

參照附圖6所示，為天線的方向圖曲線，有圖可知，天線的頂點增益大于5dbi，3db波束寬度為130°，高于導航設(shè)備對接收天線的要求，一般導航設(shè)備接收天線要求增益3dbi，波束寬度大于120°。

參照附圖7所示，為天線的軸比圖，天線的頂點軸比為0.2db，3db軸比帶寬大于130°，高于導航設(shè)備對接收天線的要求四臂螺旋天線的軸比特性大大優(yōu)于其他種類的接收天線，比如微帶天線，陶瓷天線等，而且一般天線都需要經(jīng)過調(diào)試才能滿足軸比≤3db指標，四臂螺旋天線不需要調(diào)試即可得到很好的軸比指標。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。