一种小型宽频带螺旋天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种小型宽频带螺旋天线，包括介质基板、馈电同轴电缆、印刷在介质基板正面的螺旋线、印刷在介质基板背面的匹配调节圆盘和环形微带线，匹配调节圆盘的中心设置一个开孔，馈电同轴线的内芯从匹配调节圆盘中心的开孔穿过介质基板与螺旋线的中心相连，馈电同轴线的外芯与匹配调节圆盘连接在一起。还可在介质基板正面的边缘印刷一平面接地板，所述平面接地板通过若干金属化过孔与所述环形微带线相连。本实用新型可以覆盖大范围的频段，支持GSM，DCS，CDMA等多个移动通信制式，天线主体部分体积很小，实现了螺旋天线的小型化及宽带化。
【专利说明】一种小型宽频带螺旋天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线通信天线领域，特别涉及一种小型宽频带螺旋天线。
【背景技术】
[0002]随着无线通信技术的不断发展，通信系统对天线的要求越来越高。其中一个要求是宽频带，希望一副天线能够同时支持多个制式的无线通信系统。另一个要求是小型化，天线小型化后带来的好处之一是减小天线系统的体积，第二个好处是有利于安装施工，另外，天线小型化后可以减小对公众观感造成的负面影响。
[0003]螺旋天线是一种常用的宽频带天线。但是，螺旋天线对于低频应用其面积过大，而且，为了对螺旋天线进行馈电，需要一个宽频带的馈电网络。一种典型的螺旋天线宽频馈电网络是渐变线巴伦。渐变线巴伦一般与螺旋平面垂直，由于其长度较大，因此渐变线巴伦馈电的螺旋天线纵向体积较大。而且，巴伦馈电的螺旋天线安装固定不方便。
[0004]传统螺旋天线的另一个问题是无法实现对方向图的灵活控制。螺旋天线的参数由螺旋曲线方程计算得到，螺旋曲线固定后，螺旋天线的方向图也就固定了，对于螺旋天线的不圆度、轴比等指标无法调整。
[0005]螺旋天线在水平方向上的辐射为全向辐射。在某些应用场合，希望天线既拥有大的带宽和小的体积，在水平面上又能向某个特定的方向进行辐射，即在水平面上拥有定向的辐射性能。在移动通信室内分布系统中，水平定向辐射天线可以用作定向吸顶天线或定向壁挂天线。使螺旋天线产生水平定向辐射方向图的一种方法是在天线侧面增加一个金属挡板，使电磁波遇到金属挡板后向相反的方向反射，从而产生定向的方向图。但是这需要增加额外的金属挡板，且金属挡板需要一定的高度，因此不利于天线的小型化。
实用新型内容
[0006]为解决以上所述技术问题，本实用新型旨在提供一种小型宽频带螺旋天线，在小的体积内提供大的带宽，且在水平面上可实现全向辐射或定向辐射。
[0007]本实用新型的技术方案为一种小型宽频带螺旋天线，包括介质基板、馈电同轴线、印刷在介质基板正面的螺旋线、印刷在介质基板背面的匹配调节圆盘和环形微带线，匹配调节圆盘的中心设置一个开孔，馈电同轴线的内芯从匹配调节圆盘中心的开孔穿过介质基板与螺旋线的中心相连，馈电同轴线的外芯与匹配调节圆盘连接在一起。
[0008]而且，所述匹配调节圆盘的直径小于螺旋线最外圈直径的一半。
[0009]而且，所述环形微带线的外径大于螺旋线最外圈的外径，且小于螺旋线次外圈的外径。
[0010]而且，所述介质基板正面的边缘印刷有平面接地板，平面接地板通过若干金属化过孔与环形微带线相连。
[0011]而且，所述平面接地板的形状为弧形。
[0012]本实用新型提供了一种小型化、低成本的宽频带螺旋天线。该天线可以通过设置不同的方向图控制结构在水平面上实现全向或者定向的辐射性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型第一实施例的立体结构示意图；
[0014]图2为本实用新型第一实施例的正面结构示意图；
[0015]图3为本实用新型第一实施例的背面结构示意图；
[0016]图4为本实用新型第二实施例的正面结构示意图；
[0017]图5为本实用新型第二实施例的背面结构示意图；
[0018]图6为本实用新型应用实例尺寸示意图；
[0019]【具体实施方式】
[0020]以下结合附图和实施例详细说明本实用新型技术方案。
[0021]参见图1至图3，本实用新型的第一实施例所提供螺旋天线由介质基板1，印刷在介质基板I正面的螺旋线2，印刷在介质基板I背面的匹配调节圆盘3和环形微带线4，以及用于对螺旋天线进行馈电的馈电同轴线5组成。实施例中，介质基板I采用圆形板，匹配调节圆盘3、环形微带线4、螺旋线2与介质基板I同心，匹配调节圆盘3处于介质基板I背面的中心，环形微带线4处于介质基板I背面的边缘。螺旋线2的中心起点在图中标记为中心8，最外圈标记为10，次外圈标记为11。馈电同轴线5包括内芯7和外芯9，外芯9包裹内芯7。匹配调节圆盘3的中部设置一个开孔6，内芯7 (即馈电电缆的内导体)从该开孔6穿过介质基板I与螺旋线的中心8连接在一起。外芯9 (即馈电电缆的外导体)与匹配调节圆盘3连接在一起。
[0022]匹配调节圆盘3的大小和位置对匹配性能起着关键作用。通过改变匹配调节圆盘3的直径及位置，可以使螺旋天线在宽带内实现匹配。本实用新型进一步建议，匹配调节圆盘3的直径不能超过螺旋线最外圈10直径的一半，否则匹配性能恶化，实现不了宽带匹配。相对于采用巴伦馈电的螺旋天线，本实用新型的匹配结构与辐射结构位于同一介质基板I上，大大减小了天线的体积。
[0023]印刷在介质基板I背面的环形微带线4起控制螺旋天线方向图的作用。通过改变环形微带线4的外径和内径，可以调节螺旋天线的方向图的不圆度以及轴比。本实用新型进一步建议环形微带线4的外径大于螺旋线最外圈10的外径，环形微带线4的内径小于螺旋线次外圈11的外径，在这种情况下，环形微带线4既可以有效地调节螺旋天线的辐射性能，又不影响螺旋天线的阻抗匹配。
[0024]本实用新型的第二实施例是为了提供一种在水平面上具有定向辐射的螺旋天线。参见图4和图5，本实用新型的第二实施例在第一实施例的基础上进一步改进，包括在介质基板I正面的边缘设置了一个平面接地板12，可通过印刷设置。平面接地板12通过若干金属化过孔13与介质基板I背面的环形微带线4相连。平面接地板12与螺旋线2之间隔开一定的距离。优选的，平面接地板12与螺旋线2之间的距离小于四分之一个中心工作频率波长。平面接地板12，金属化过孔13和环形微带线4 一起构成定向螺旋天线的方向图控制结构，使螺旋天线的辐射方向图在水平面上发生偏移，从而实现定向辐射。当平面接地板12为弧形时，通过调整平面接地板12的位置及内外径，可以较小面积的水平接地结构使方向图偏转。相对于采用独立金属板实现天线定向辐射的方式，本实用新型的方向图控制结构与辐射结构位于同一介质基板上，从而减小了天线的体积。
[0025]参见图6，作为本实用新型的一个应用实例，本实用新型可以覆盖806-2500MHZ频段，支持GSM，DCS, CDMA等多个移动通信制式，天线主体部分体积仅为114X114X2_ (图中记天线直径为Φ114.0000)，实现了螺旋天线的小型化及宽带化。
[0026]尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但本实用新型并不局限于此，本【技术领域】技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种小型宽频带螺旋天线，其特征在于:包括介质基板、馈电同轴线、印刷在介质基板正面的螺旋线、印刷在介质基板背面的匹配调节圆盘和环形微带线，匹配调节圆盘的中心设置一个开孔，馈电同轴线的内芯从匹配调节圆盘中心的开孔穿过介质基板与螺旋线的中心相连，馈电同轴线的外芯与匹配调节圆盘连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种小型宽频带螺旋天线，其特征在于:所述匹配调节圆盘的直径小于螺旋线最外圈直径的一半。
3.根据权利要求1所述的一种小型宽频带螺旋天线，其特征在于:所述环形微带线的外径大于螺旋线最外圈的外径，且小于螺旋线次外圈的外径。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种小型宽频带螺旋天线，其特征在于:所述介质基板正面的边缘印刷有平面接地板，平面接地板通过若干金属化过孔与环形微带线相连。
5.根据权利要求4所述的一种小型宽频带螺旋天线，其特征在于:所述平面接地板的形状为弧形。
【文档编号】H01Q9/27GK203377376SQ201320492503
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2013年8月13日
【发明者】曾伟, 石萌, 刘奇, 熊南金 申请人:武汉虹信通信技术有限责任公司