一種天線振子組件、天線及通訊設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種天線振子組件、天線及通訊設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002](I)多頻寬帶的技術(shù)進(jìn)展:接收機(jī)系統(tǒng)帶寬首先由天線單元的帶寬決定。在GPS應(yīng)用之初，對于GPS-Ll單頻模式，采用單層微帶貼片天線，它僅I %的帶寬就可滿足應(yīng)用要求；繼后為提高定位精度，采用差分GPS，利用雙頻GPS-Ll和GPS-L2，的雙層微帶天線，分別工作于LI和L2頻段，帶寬容易達(dá)到；當(dāng)今多星并存的GNSS時代，要求天線覆蓋整個導(dǎo)航頻段，從1.1?1.7GHz.。原先采用的微帶和四臂螺旋天線均屬諧振式天線，難以達(dá)到當(dāng)今應(yīng)用需求。
[0003](2)高增益、寬覆蓋、低損耗的輻射單元進(jìn)展:微帶貼片天線利用其背面的金屬接地板實現(xiàn)半球波束，并采用微帶線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)圓極化饋電。這種饋電網(wǎng)絡(luò)由于微帶線的各種損耗，比如:介質(zhì)損耗、導(dǎo)體損耗和輻射損耗等因素使饋電效率受限，這對微弱信號接收的系統(tǒng)來說是不利的，它直接影響其噪聲系數(shù)和靈敏度。一般天線增益較低，多在3?4dBic附近。由于微帶線色散影響，其阻抗匹配和圓極化帶寬也十分受限。本實用新型對基本輻射單元的饋電不采用有較多限制和缺陷的微帶線饋電網(wǎng)絡(luò)，而是采取了同軸饋電‘Baiun’方式。避免了微帶饋電的各種損耗，使其損耗大大地降低，提高了單元天線的效率和增益。
[0004](3)抗多徑效能進(jìn)展:各種反射多徑干擾是當(dāng)今高精度測量型接收機(jī)影響其定位精度的主要誤差源。如何抑制多徑影響是高精度測量型接收機(jī)關(guān)注的重要問題。當(dāng)今應(yīng)用最多的是在天線外圍加扼流環(huán)，這使天線體大，質(zhì)重，成本高。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種寬帶圓極化半球波束天線振子組件、天線及通訊設(shè)備。
[0006]本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種天線振子組件，包括十字扇面交叉振子、支撐饋電組件、接地板和極化隔離功分裝置；所述十字交叉振子固定于支撐饋電組件頂部，所述支撐饋電組件底部固定在接地板中央，所述極化隔離功分裝置安裝于接地板背面中心位置，所述十字交叉振子通過支撐饋電組件內(nèi)部的內(nèi)導(dǎo)體與極化隔離功分裝置連接。
[0007]本實用新型的有益效果是:本實用新型所述天線振子組件沒有采用微帶饋電網(wǎng)絡(luò)通過支持饋電組件和極化隔離功分裝置實現(xiàn)了對十字扇面交叉振子的四點圓極化饋電，解決了多頻寬帶問題，并通過對十字交叉振子的各種寬帶賦形設(shè)計、通過十字交叉振子距接地板高度的調(diào)整可做到更寬頻帶、更靈活的方向圖控制、更優(yōu)的圓極化特性；通過極化隔離功分裝置實現(xiàn)饋電的同時對反旋極化分量信號進(jìn)行抑制，本實用新型所述天線振子組件可明顯減小天線體積、重量及成本。
[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進(jìn)。
[0009]進(jìn)一步，所述十字扇面交叉振子為中心圓對稱結(jié)構(gòu)，包括四個相同的扇面振子，所述扇面振子兩兩正交排布，構(gòu)成十字交叉振子。
[0010]采用上述進(jìn)一步方案的友誼效果:通過扇面振子幾何形狀和參數(shù)選擇，通過短振子容性加載結(jié)構(gòu)使該天線具有較寬頻帶，且所述十字交叉振子與天線的接地板間保持一定高度，以形成半空間輻射方向圖。
[0011]進(jìn)一步，所述扇面振子沿徑向在中部彎折成鈍角。
[0012]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果:將扇面振子彎折成鈍角可獲得更寬的覆蓋角域。
[0013]進(jìn)一步，所述十字交叉振子頂部通過介質(zhì)環(huán)固定金屬引向板。
[0014]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果:所述十字交叉振子與一定間距的接地板獲得半球波束，該波束覆蓋角域(波束寬度)可通過扇面振子的賦形、與接地板的間距以及振子頂部作為無源引向的金屬引向板共同作用來控制。
[0015]進(jìn)一步，所述支撐饋電組件采用四支撐桿結(jié)構(gòu)，其中兩個支撐桿兼做RF饋電，RF同軸線從中穿過，一端與對側(cè)支撐桿和扇面振子保證微波電連接，形成0° /180°的同軸平衡饋電BALUN，另一端與所述極化隔離功分裝置的輸入端口連接，實現(xiàn)了對十字扇面交叉振子的四點圓極化饋電。
[0016]進(jìn)一步，所述支撐饋電組件的另外兩個支撐桿內(nèi)含有特性阻抗為Z1、底部短路的輔助調(diào)配同軸線，所述底部短路的輔助調(diào)配同軸線通過頂部形成的分布電容使對側(cè)同軸芯線與扇面振子保持微波連接，形成0° /180°的同軸平衡饋電BALUN ; 二支撐桿中內(nèi)含的饋電同軸線的芯線有一段匹配段，與對側(cè)支撐桿的底部短路的輔助調(diào)配同軸線共同作用，無需外加調(diào)配裝置則可使其與同軸饋線系統(tǒng)實現(xiàn)阻抗匹配。
[0017]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果:支撐組件中兩個支撐桿兼做RF饋電同軸線，另外兩個支撐桿形成底部短路的輔助調(diào)配同軸線，其與RF饋電同軸線中的內(nèi)置匹配段共同作用實現(xiàn)對中心輻射單元的對稱饋電及對饋電同軸線的阻抗匹配；底部短路的輔助調(diào)配同軸線通過頂部形成的分布電容使對側(cè)同軸芯線與扇面振子有良好的微波接觸，形成0° /180°的同軸平衡饋電BALUN。并與對側(cè)同軸線形成阻抗調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，無需外加網(wǎng)絡(luò)則可實現(xiàn)對50Ω同軸線的匹配；
[0018]本實用新型的饋電網(wǎng)絡(luò)由同軸0° /180°的饋電‘Baiun’和3dB/90°極化隔離功分裝置構(gòu)成，形成獨有的圓極化饋電裝置，不僅實現(xiàn)對輻射中心單元形成四點圓極化饋電，還能隔離交叉極化(LHCP)分量，其主要成分是反射多徑信號。該饋電裝置獨有的特征是結(jié)構(gòu)緊湊，集成度高，饋電RF損耗低，而且易與天線和接收機(jī)集成。
[0019]進(jìn)一步，所述極化隔離功分裝置為包括兩個輸入端口和兩個輸出端口，所述輸入端口分別與支撐饋電組件內(nèi)部的RF電纜連接，一個輸出端口連接接收機(jī)，另一個輸出端口連接吸收電阻。
[0020]所述極化隔離功分裝置是一種平衡混合分支耦合器hybrid，它給振子組件提供3dB/90°的功率分配，連同支撐桿組件形成的0° /180°的饋電BALUN，實現(xiàn)了對十字扇面交叉振子(I)的四點圓極化饋電。
[0021]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果:不僅實現(xiàn)了對十字交叉振子的圓極化饋電，同時還對因反射，多徑引起的交叉極化干擾在進(jìn)入天線的時候就進(jìn)行吸收抑制，使之不進(jìn)入接收機(jī)系統(tǒng)。
[0022]一種天線，包括上述技術(shù)方案所述的天線振子組件。
[0023]一種通訊設(shè)備，包括上述技術(shù)方案所述天線。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型所述一種天線振子結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本實用新型所述一種天線振子俯視圖。
[0026]附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
[0027]1、十字交叉振子，2、支撐饋電組件，3、接地板、4、極化隔離功分裝置，1-1、扇面振子，1-2、金屬引向板，1-3、介質(zhì)環(huán)。
【具體實施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0029]本實用新型屬于寬帶、圓極化基本天線單元?？蓱?yīng)用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)終端接收機(jī)天線中，作為天線的中心輻射單元。也可推廣于任何需要形成寬頻帶、圓極化、半球波束的天線中。
[0030]如圖1所示，一種天線振子組件，包括十字交叉振子1、支撐饋電組件2和、接地板3和極化隔離功分裝置4 ;所述十字交叉振子I固定于支撐饋電組件2頂部，所述支撐饋電組件2底部固定在接地板3中央，所述極化隔離功分裝置4安裝于接地板背面中心位置，所述十字交叉振子I通過支撐饋電組件2內(nèi)部的內(nèi)導(dǎo)體與極化隔離功分裝置4連接。
[0031]如圖2所示，所述十字交叉振子I為中心圓對稱結(jié)構(gòu)，包括四個相同的扇面振子1-1，所述扇面振子1-1兩兩正交排布，構(gòu)成十字交叉振子。通過扇面振子1-1幾何形狀和參數(shù)選擇，通過短振子容性加載設(shè)計使該天線具有較寬頻帶，且所述十字交叉振子與天線的接地板間保持一定高度，以形成半空間輻射方向圖。所述扇面振子沿徑向在中部彎折成鈍角，以獲得更寬的覆蓋角域。
[0032]所述十字交叉振子I頂部通過介質(zhì)環(huán)1-3固定金屬引向板1-2。所述十字交叉振子與一定間距的接地板3獲得半球波束，該波束覆蓋角域(波束寬度)可通過扇面振子1-1的賦形、與接地板3的間距以及振子頂部作為無源引向的金屬引向板1-2共同作用來控制。
[0033]所述支撐饋電組件2采用四支撐桿結(jié)構(gòu)，其中兩個支撐桿兼做RF饋電，RF電纜從中穿過，通過頂部形成的分布電容使對側(cè)支撐桿同軸芯線與扇面振子保持微波連接，形成0° /180°的同軸平衡饋電BALUN。兩芯線另一端與所述極化隔離功分裝置4的輸入端口連接，兼做RF饋電的二支撐桿內(nèi)置帶匹配段的同軸芯線與另外兩個支撐桿內(nèi)形成的底部短路的輔助同軸線共同作用，無需外加調(diào)配網(wǎng)絡(luò)就可實現(xiàn)阻抗匹配。簡化了饋電結(jié)構(gòu)又避免了微帶饋電的各種損耗，使其損耗大大地降低，提高了單元天線的效率和增益。
[0034]所述極化隔離功分裝置4為3dB/90°陶瓷功分器，包括兩個輸入端口和兩個輸出端口，所述輸入端口分別與支撐饋電組件2內(nèi)部的RF電纜連接，一個輸出端口連接接收機(jī)，另一個輸出端口連接吸收電阻。采用3dB/90°陶瓷功分器，不僅實現(xiàn)了對十字交叉振子的圓極化饋電，同時還對因反射，多徑引起的交叉極化干擾在進(jìn)入天線的時候就進(jìn)行吸收抑制，使之不進(jìn)入接收機(jī)系統(tǒng)。
[0035]一種天線，包括所述的天線振子組件。
[0036]一種通訊設(shè)備，包括所述天線。
[0037]下面對本實用新型進(jìn)行如下詳細(xì)描述。
[0038]1.解決的技術(shù)問題如下。
[0039]I)多頻、寬帶。
[0040]衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的終端接收機(jī)天線從一開始的單頻、單模接收的單層微帶貼片天線。它頻帶窄，僅1%左右；繼后發(fā)展到雙頻GPS-Ll和GPSL2的雙層微帶天線，到當(dāng)今多星共存、共用，其工作頻帶要求包括整個導(dǎo)航頻段，從1.1-1.7GHzο微帶貼片，四臂螺旋是傳統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)航定位接收機(jī)天線，因其諧振特性再加之采用四點圓極化微帶饋