一种四臂螺旋天线及其制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种四臂螺旋天线，四条金属螺旋臂的螺旋参数相同，四条金属螺旋臂空心并束，沿圆周均匀分布，其上嵌套紧固小环。本发明还提出一种四臂螺旋天线的制作方法，该方法包括：根据需求确定天线的螺旋参数；根据螺旋参数，使用金属丝制作4根螺旋长线；制作紧固小环，环内有四个均匀分布的通孔；将4条螺旋长线空心并束，均匀缠绕，形成天线的四臂，四臂上嵌套至少一个紧固小环；沿四臂上下滑动紧固小环，使四臂螺旋结构稳固并且分布均匀对称，确定紧固小环位置并固定；剪去四臂的多余部分。本发明提出的天线及其制作方法能够使四臂螺旋天线同时兼备优秀的技术性能和坚固稳定的结构形态。
【专利说明】一种四臂螺旋天线及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，尤其涉及一种四臂螺旋天线及其制作方法。
【背景技术】
[0002]四臂螺旋天线非常适合在卫星移动通信的应用。因为它具有:良好的马鞍形方向图，良好的低仰角特性，良好的前后比，良好的广角圆极化特性，良好的宽波束特性。
[0003]用于卫星通信的四臂螺旋天线，制作方法也比较多。在成熟的产品中，一种使用广泛的方法是:圆柱形介质做支柱；四条铜箔旋转贴敷在介质圆柱的表面，以此形成天线的四臂。即使在某些专利中，也能体现这种思路。在专利CN201120363078.1，专利 CN200920238340.2,专利 CN200920238229.3,专利 CN200910193566.X,专利CN200910193536.9，专利 CN200780043325.6 和专利 CN200680034805.1 中，就是以此模型为四臂螺旋天线的基础，再辅以不同天线的馈电网络。在专利CN201110073345.6中，是以同轴电缆为产品基础进行天线改造，同轴的外皮被切割形成螺旋四臂，同轴电缆的介质兼传导电波和支撑四臂作用。在专利CN200810040716.9中，讲述了在介质支柱上，如何用刻蚀的方法，集成制造出螺旋四臂和馈电巴伦。
[0004]在目前四臂螺旋天线制作中，普遍存在介质支撑物。没有介质支撑物，螺旋四臂将没有固定的依托。
[0005]使用介质支撑物，同时使得四臂螺旋天线的性能受到影响。首先，天线电波，将不会在单一的空气媒介里传输；而是在介质和空气两种媒介里传输。在这两种媒介里传输的电波，存在相互耦合，使得电波传输的近场模式多样化。最终，影响天线的远场辐射性能。其次，介质本身就存在一定的介质损耗。天线电波在其中传输会损耗一定的能量，从而降低天线的辐射效率。
[0006]目前普遍方法制作的四臂螺旋天线，也存在长期可靠性的隐患。主要表现在:长期受高温，潮湿环境的影响，螺旋四臂从介质支撑物表面，渐渐剥离和裂开。从而对天线的性能产生本质性的改变。
【发明内容】
[0007]为克服上述问题，本发明提出一种四臂螺旋天线，包括四条金属螺旋臂，四条金属螺旋臂的螺旋参数相同，四条金属螺旋臂空心并束，沿圆周均匀分布，其上嵌套紧固小环。
[0008]其中，螺旋参数包括螺旋高度、螺距和螺旋直径。
[0009]进一步的，紧固小环上有至少一组通孔，每组的4个通孔均匀分布，所述四条金属螺旋臂分别从一组的4个通孔中穿过；紧固小环为环形印刷电路板，通孔经金属化处理，各通孔相互绝缘，四条金属螺旋臂与其穿过的通孔做焊接处理；紧固小环可沿四臂上下滑动调节位置。
[0010]紧固小环还可以由绝缘物质构成；紧固小环为至少一个。
[0011]本发明还提出一种四臂螺旋天线的制作方法，该方法包括:[0012]I根据需求确定天线的螺旋参数；
[0013]2根据螺旋参数，使用金属丝制作4根螺旋长线；
[0014]3制作紧固小环，环内有四个均匀分布的通孔；
[0015]4将4条螺旋长线空心并束，均匀缠绕，形成天线的四臂，四臂上嵌套至少一个紧固小环；
[0016]5沿四臂上下滑动紧固小环，使四臂螺旋结构稳固并且分布均匀对称，确定紧固小环位置并固定；
[0017]6剪去四臂的多余部分。
[0018]进一步的，步骤2具体为根据螺旋参数，使用金属丝，经过成型模胚、缠绕加工、退火定型，制作4根螺旋长线；金属为黄铜、青铜或铍青铜。
[0019]进一步的，步骤3，使用印刷电路板制作紧固小环，通孔做金属化处理，各通孔相互绝缘；步骤5，焊接四臂与紧固小环的通孔。
[0020]进一步的，步骤3使用绝缘材料制作紧固小环；步骤8.3还可以包括根据螺旋参数确定紧固小环的内径、外径，根据金属丝确定通孔形状和大小。
[0021]本发明提出的天线及其制作方法能够使四臂螺旋天线同时兼备优秀的技术性能和坚固稳定的结构形态。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为机械绕制成的螺旋铜丝示意图；
[0023]图2为四根螺旋铜丝空心并束示意图；
[0024]图3为紧固小环示意图；
[0025]图4为四根螺旋铜丝嵌套在紧固小环里示意图；
[0026]图5为螺旋铜丝和紧固小环焊接在一起不意图；
[0027]图6为螺旋铜丝和紧固小环焊接细节示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明提出的四臂螺旋天线及其制作方法的【具体实施方式】做进一步详细说明。
[0029]实施例1:一种四臂螺旋天线
[0030]本发明提出的四臂螺旋天线，包括四根金属螺旋臂和若干紧固小环。如图5所示，四条金属螺旋臂的螺旋参数相同，螺旋参数包括螺旋高度、螺距和螺旋直径等。四条金属螺旋臂空心并束，沿圆周均匀分布，其上嵌套一个或多个紧固小环。其中紧固小环上还有至少一组通孔，每组有4个均匀分布的通孔，天线的四条金属螺旋臂分别从这4个通孔中穿过。
[0031]本天线中的紧固小环可以是环形印刷电路板，通孔经金属化处理，各通孔相互绝缘，四条金属螺旋臂与其穿过的通孔做焊接处理；紧固小环还可以沿四臂上下滑动来调节位置；紧固小环也可以由绝缘物质构成。
[0032]实施例2:四臂螺旋天线的制作方法。
[0033]步骤1、根据需求确定天线的螺旋参数。
[0034]步骤2、根据螺旋参数，使用金属丝制作4根螺旋长线。如图1所示，选用直径2mm的铜丝，也可以采用黄铜、青铜或铍青铜，经过成型模胚，缠绕加工，退火定型，制成螺旋长线。其螺旋直经为20mm，螺距为88mm，螺旋总长为308mm，螺旋两端的直线过渡铜线总为IOOmm0
[0035]步骤3、将4根螺旋长线空心并束，均匀缠绕，形成天线的四臂，如图2所示。
[0036]步骤3、制作紧固小环，环内有四个均匀分布的通孔，根据螺旋参数确定紧固小环的内径、外径，根据金属丝确定通孔形状和大小。如图3所示，制作加工成环形PCB板，环内有四个类椭圆孔。PCB板厚度为Imm,内环直径为14mm,外环直径为26mm,类椭圆孔长轴为
2.5mm，短轴为2.2mm。四孔都做金属化处理，金属化后的四孔可以焊接铜质材料，四孔互相绝缘。
[0037]此步骤中紧固小环可以使用其它绝缘材料制作。
[0038]步骤4、四臂上嵌套至少一个紧固小环，调整紧固小环的上下位置。如图4所示，四臂上嵌套6个紧固小环，紧固小环可沿四臂上下滑动，使四臂之间相互约束和相互固定，以改善四臂分布的均匀性和对称性。
[0039]为了组装灵活方便，在步骤3和4中，紧固小环上的通孔可以设置多组，每组的4个通孔均匀分布。螺旋天线的四臂分别从同一组的4个通孔中穿过。
[0040]步骤5、沿四臂上下滑动紧固小环，使四臂螺旋结构稳固并且分布均匀对称，如图5所示，位置确定后，将铜质四臂和紧固小环的类椭圆孔焊接在一起。焊接细节如图6所示。
[0041]最后剪掉四臂的多余部分。
[0042]至此，四臂螺旋天线制作完成。
[0043]从以上实施例可以看出，螺旋四臂的材质选取上选用了黄铜、青铜或铍青铜等；螺旋四臂的制作工艺采用了成型模胎、缠绕加工和退火定型；尤其是紧固小环的应用，加固了四臂的结构稳定性，改善了四臂分布的均匀性和对称性。所以本发明提出的四臂螺线天线及其制作方法具有天线增益高、结构坚固、形态稳定等优点。
[0044]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种四臂螺旋天线，包括四条金属螺旋臂，四条金属螺旋臂的螺旋参数相同，其特征在于，所述四条金属螺旋臂空心并束，沿圆周均匀分布，其上嵌套紧固小环。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述螺旋参数包括螺旋高度、螺距和螺旋直径。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述紧固小环上有至少一组通孔，每组的四个通孔均匀分布，所述四条金属螺旋臂分别从一组的4个通孔中穿过。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述紧固小环为环形印刷电路板，通孔经金属化处理，各通孔相互绝缘，四条金属螺旋臂与其穿过的通孔做焊接处理。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述紧固小环可沿四条螺旋金属臂上下滑动调节位置。
6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述紧固小环由绝缘物质构成。
7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述四条金属螺旋臂由黄铜、青铜或铍青铜制成。
8.根据权利要求1?7所述的天线之一，其特征在于，所述紧固小环为至少一个。
9.一种如权利要求1的天线的制作方法，该方法包括以下步骤: 9.1根据需求确定天线的螺旋参数； 9.2根据螺旋参数，使用金属丝制作四根螺旋长线； 9.3制作紧固小环，环内有四个均匀分布的通孔； 9.4将四根螺旋长线空心并束，均匀缠绕，形成天线的四条螺 旋金属臂，其上嵌套至少一个紧固小环； 9.5沿四条螺旋金属臂上下滑动紧固小环，使四条螺旋金属臂 的螺旋结构稳固并且分布均匀对称，确定紧固小环位置并固定； 9.6剪去四条螺旋金属臂的多余部分。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤9.2具体为根据螺旋参数，使用金属丝，经过成型模胚、缠绕加工、退火定型，制作四根螺旋长线。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述金属为黄铜、青铜或铍青铜。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于， 步骤9.3，使用印刷电路板制作紧固小环，通孔做金属化处理， 各通孔相互绝缘， 步骤9.5，所述固定具体为焊接四臂与紧固小环的通孔。
13.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于步骤9.3，使用绝缘材料制作紧固小环。
14.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于步骤9.3，还包括根据螺旋参数确定紧固小环的内径、外径，根据金属丝确定通孔形状和大小。
【文档编号】H01Q1/36GK103811852SQ201210458010
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月14日 优先权日:2012年11月14日
【发明者】蒋卓, 陈肇雄, 张子兵 申请人:北京信威通信技术股份有限公司