一种新型天线的制作方法

本实用新型涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种新型天线。

背景技术：

四臂螺旋天线是由美国约翰霍普金斯大学Kilgus于1968年提出的，该四臂螺旋天线具有心形方向图、无需任何接地、良好前后比以及优异的圆极化特性等特点，因此被广泛应用于卫星通信系统，尤其被认为是理想的全球定位系统(Global Position System，GPS)、北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)和卫星手机接收天线。

目前，小型化的四臂螺旋天线的天线性能仍需改善，以适应现代通信的需要。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种新型天线，用以实现在减小四臂螺旋天线尺寸的同时，提高四臂螺旋天线的性能。

本实用新型实施例提供一种新型天线，包括：无源单元、有源单元；

所述无源单元包括螺旋臂，所述螺旋臂用于辐射或接收电磁波；

所述有源单元包括第一印刷电路板和第二印刷电路板；所述第一印刷电路板与所述第二印刷电路板层叠间隔设置；所述螺旋臂的馈电端口与所述第一印刷电路板的馈电电路连接；所述第一印刷电路板与所述第二印刷电路板电连接；所述第二印刷电路板设置有放大电路和连接器，所述放大电路用于将从所述第一印刷电路板接收的信号进行放大处理后经所述连接器输出。

本实用新型实施例中的新型天线不包括介质柱，极大的减少了天线的重量，有效的实现了天线的轻型化；另外，通过设置第一印刷电路板、第二印刷电路板，增加了第二印刷电路板中的放大电路与所述无源单元的距离，弥补由于天线体积小、电路板体积减少导致的受螺旋臂背向辐射的影响，产生自激现象的问题，从而保证整个天线能正常工作。

一种可能的实现方式，所述无源单元还包括柔性介质板，所述螺旋臂位于所述柔性介质板的表面；

所述柔性介质板的底端和顶端分别设置有固定部件；所述固定部件用于支撑所述柔性介质板。

通过设置固定部件，解决了柔性介质板容易变形的问题。

一种可能的实现方式，所述新型天线还包括天线罩；

所述天线罩的内壁为轴对称形状，以使所述天线罩的中心轴线、天线罩内壁的中心轴线及所述柔性介质板中心轴线重合。

通过在天线罩设置为轴对称形状，且所述天线罩的中心轴线与所述柔性介质板中心轴线重合，解决了柔性介质板不容易固定在天线罩结构中心，影响天线性能的问题。

一种可能的实现方式，所述天线罩的内壁顶端设置有卡扣，所述卡扣用于与所述顶端的固定部件固定连接。

通过卡扣，使得天线罩与柔性介质板上的固定部件容易固定，进而实现柔性介质板的固定，以及保证柔性介质板位于天线罩的中心轴线方向，有利于把柔性介质板固定在天线罩的结构中心，从而避免四个螺旋臂不均匀地受到天线罩的频偏影响，保证了天线的各个方位的接收性能。

一种可能的实现方式，所述固定部件为环形圈，所述环形圈设置于所述柔性介质板的内圈中。

一种可能的实现方式，所述第二印刷电路板与所述一印刷电路板之间设置有屏蔽罩；

所述第二印刷电路板靠近所述第一印刷电路板的一面设置有所述放大电路；所述放大电路位于所述屏蔽罩内；

所述第二印刷电路板远离所述第一印刷电路板的一面设置有所述连接器。

通过设置屏蔽罩，进一步避免了第二印刷电路板中的放大电路与螺旋臂的干扰，并有效的固定了第一印刷电路板和第二印刷电路板。

一种可能的实现方式，所述第一印刷电路板与所述第二印刷电路板通过射频线缆电连接，所述射频线缆位于所述屏蔽罩内。

一种可能的实现方式，所述第一印刷电路板和所述第二印刷电路板为圆形；所述屏蔽罩为圆柱形。

一种可能的实现方式，根据所述螺旋臂期望的输入阻抗确定所述螺旋臂的接地单元与该螺旋臂的连接的位置。

一种可能的实现方式，所述环形圈的材质为玻璃纤维环氧树脂。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种新型天线结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种新型天线结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种新型天线结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种新型天线的屏蔽罩结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种新型天线的天线罩结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种新型天线的天线罩结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在卫星导航定位领域，一般要求天线具有良好的圆极化特性，减轻来自电离层、对流层和地面环境的多路径干扰。四臂螺旋天线具有良好的轴比和半球覆盖的心形增益方向图，在俯仰截止角处增益急剧衰减，因此被广泛应用到卫星导航定位领域。

如图1所示，天线的无源单元100由四根金属线组成，每根金属线缠绕在特定的圆柱面或圆锥面成螺旋状，因此称为螺旋臂110，相邻螺旋臂的间距相等。螺旋臂110的长度大约为λ/4的整数倍，λ为天线的工作频率对应的波长。对四个螺旋臂等幅馈电并使相邻螺旋臂有90°的相位差，天线就能辐射或接收圆极化电磁波。

对于接收电磁波的有源天线，通常在螺旋臂110的下方设置一块带馈电电路和放大电路的印刷电路板130。为了满足卫星导航定位终端小型化的需求，螺旋天线越来越小，这也导致天线内部的电路板越来越小。同时为了保证正常接收信号，放大电路的增益通常很高，因此印刷电路板130很容易受到螺旋背向辐射的影响，产生自激现象，使得天线无法正常接收信号。

为解决上述问题，如图2所示，本申请实施例提供一种新型天线，包括：无源单元200、有源单元201；

无源单元200包括螺旋臂210，螺旋臂210用于辐射或接收电磁波；

有源单元201包括第一印刷电路板211和第二印刷电路板212；第一印刷电路板211与第二印刷电路板212层叠间隔设置；螺旋臂210的馈电端口230 与第一印刷电路板211的馈电电路连接；第一印刷电路板211与第二印刷电路板212电连接；第二印刷电路板212设置有放大电路和连接器241，所述放大电路用于将从第一印刷电路板211接收的信号进行放大处理后经连接器241输出。

通过引入两个印刷电路板211-212，把馈电电路和放大电路分开，大大减弱了螺旋背向辐射对放大电路的影响，从而避免自激，保证天线正常接收信号。

第一印刷电路板211的表面设置有馈电电路，第二印刷电路板212的表面设置有放大电路。第一印刷电路板211和第二印刷电路板212的层叠方式可以为第二印刷电路板212位于第一印刷电路板211的正下方的放置方式，也可以根据实际需要，第二印刷电路板212与第一印刷电路板211的交错放置，为有效的避免第二印刷电路板212受到螺旋背向辐射的影响，第二印刷电路板212 与第一印刷电路板211的间距可以根据实际需要设置，在一个具体实施例中，第二印刷电路板212与第一印刷电路板211有至少4mm的间距。

在一个具体实施例中，两个印刷电路板211-212可以如图2所示的圆形印刷电路板，直径16.4mm，厚1.2mm，第一印刷电路板211的表面设置有带四个馈电端口230的馈电电路，四个螺旋臂210的底端分别焊接到四个馈电端口 230。

在具体实施过程中，可以根据螺旋臂210期望的输入阻抗确定螺旋臂210 的接地单元与螺旋臂210的连接的位置。

在具体实施过程中，如图1所示的四个螺旋臂110可以印制在一张很薄的柔性介质板120上，然后把柔性介质板卷成一个圆柱面或圆锥面，但受到轻微碰撞就容易变形，变形后会严重影响天线性能。

如图3所示，在一个具体实施例中，无源单元200还包括柔性介质板，螺旋臂210位于所述柔性介质板的表面；

所述柔性介质板的底端和顶端分别设置有固定部件301；固定部件301用于支撑所述柔性介质板。

其中，所述柔性介质板焊接在第一印刷电路板211的上表面中心。所述柔性介质板卷好后可以为一圆柱，其圆柱的直径13mm，高度44mm，放在第一印刷电路板211上。

第一印刷电路板211和第二印刷电路板212的直径比卷成圆柱状的柔性介质板的直径大。柔性介质板与两块印刷电路板211-212的中心轴线重合。

在一个具体实施例中，固定部件301为环形圈，所述环形圈设置于所述柔性介质板的内圈中。

在柔性介质板的两端各固定有一个环形圈，使柔性介质板更好地保持其形状，并能经受轻微的撞击而不变形。环形圈与柔性介质板的顶端和底端平齐。在一个具体实施例中，环形圈的外径可以为13mm，内径可以为11.6mm，厚 1mm，环形圈可以设置于柔性介质板的内侧，因此，环形圈的外径与柔性介质板的直径相等。所述环形圈的材质可以为玻璃纤维环氧树脂，也可以为其他绝缘材料，在此不做限定。

一种可能的实现方式，柔性介质板卷成一个圆柱面，圆柱面的顶端和底端各粘有一个环形圈，使得所述柔性介质板在受到轻微撞击后仍能保持圆柱面的形状。

当然，还可以在柔性介质板的内侧和外侧分别固定一个环形圈，或者在柔性介质板的外侧固定一个环形圈，固定方式不做限定，可以使柔性介质板能较好地保持其形状。

固定部件301还可以为其他固定方式，例如，十字架支撑等，还可以根据所述柔性介质板最终的形状确定，在此不做限定。

为提高天线的信号性能，进一步降低印刷电路板211-212与螺旋臂210之间的干扰，如图4所示，两块印刷电路板211-212之间设置有一个金属屏蔽罩401。第一印刷电路板211与第二印刷电路板212通过射频线缆电连接，具体的，放大电路的输入端与馈电电路的输出端用一根短细的射频线缆连接。所述射频线缆位于屏蔽罩401内。

在一种具体的实施例中，第二印刷电路板212与第一印刷电路板211之间设置有屏蔽罩401；

第二印刷电路板212靠近第一印刷电路板211的一面设置有所述放大电路；所述放大电路位于屏蔽罩401内；

第二印刷电路板212远离第一印刷电路板211的一面设置有连接器241。

具体的，第二印刷电路板212可以位于第一印刷电路板211正下方4～8mm 处，表面设置有放大电路。

为了满足野外工作需要，天线的无源单元会固定在天线罩里面，起到防水防尘作用。天线罩通常做成圆柱形或圆锥形，并且用绝缘材料制作。对于小型化螺旋天线，天线罩的尺寸只比卷好的柔性介质板120略大，因此天线罩很靠近螺旋臂110并对螺旋臂110产生很大的频偏影响。另外，现有的天线罩通常只是一个简单的圆柱形或圆锥形，无法确保柔性介质板120固定在天线罩结构中心。如果柔性介质板120偏离天线罩的中心轴线，则天线罩对四个螺旋臂110 产生不同的影响，从而使天线在各个方位的性能不一致。

如图5所示，在一个具体的实施例中，所述新型天线还包括天线罩401；

天线罩401的内壁为轴对称形状，以使天线罩401的中心轴线、天线罩401 内壁的中心轴线及所述柔性介质板中心轴线重合。

具体的，天线罩401的内壁可以为圆柱、圆台、圆锥等轴对称的形状。在具体实施过程中，柔性介质板顶端的固定部件301可以与天线罩401的内壁固定。

通过将天线罩401的内壁设置为轴对称形状，保证柔性介质板位于天线罩的中心轴线方向，有利于把柔性介质板固定在天线罩401的结构中心，从而避免四个螺旋臂不均匀地受到天线罩401的频偏影响，保证了天线的各个方位的接收性能。

在一个具体的实施例中，第一印刷电路板211和第二印刷电路板212为圆形；屏蔽罩401为圆柱形。

当然，第一印刷电路板211、第二印刷电路板212和屏蔽罩401还可以为其他形状，可以根据需要设定，在此不做限定。

两块印刷电路板211-212之间焊接一个直径为14mm的圆柱面形状的屏蔽罩401，屏蔽罩401用导电性能良好的金属(比如洋白铜)制成。放大电路与馈电电路分开后，使得第二印刷电路板212上的放大电路与螺旋臂210保持一定的距离，大大减弱了螺旋背向辐射的影响，从而避免自激。屏蔽罩401起到阻挡天线侧面外部干扰并且支撑第一印刷电路板211的作用。第二印刷电路板 212的下表面焊有一个连接器241，连接器241与放大电路的输出端连接，用于为卫星导航定位终端提供放大后的射频信号。

为减少工艺成本，便于柔性介质板与天线罩401的轴线对准固定，天线罩 401的外观可以为圆柱形。天线罩401内壁呈圆台形，从底部到顶部口径逐渐缩窄。圆柱与圆台的中心轴线重合。圆台底部口径比印刷电路板211-212的直径大。圆台顶部口径比印刷电路板的直径小。天线罩401底部口径17.3mm，顶部口径14mm，高度63.8mm。天线罩401可以采用聚碳酸酯材料制成，外部可以为直径18.8mm，高度67.5mm的圆柱形。

天线罩401的内壁顶端设置有卡扣501，卡扣501用于与柔性介质板的顶端的固定部件301固定连接。

如图6所示，卡扣501均匀分布在一个直径比固定部件301的内径略小的圆周，该圆周的圆心位于天线罩401中心轴线。

在一个具体的实施例中，在天线罩401内壁顶部可以设置有8个卡扣501，这8个卡扣501均匀分布在一个直径为11.5毫米的圆周，该圆周的圆心位于天线罩401中心轴线。

通过将无源单元200和有源单元201塞入天线罩401内部，把第一印刷电路板211卡在天线罩401中间，并且用卡扣501从内部与固定在柔性介质板顶端的环形圈扣紧，确保柔性介质板牢靠地安装在天线罩401中心，不易晃动。天线罩401内壁从底部到顶部的口径逐渐缩窄，并且在天线罩401内部顶部设置卡扣501，保证柔性介质板位于天线罩的中心轴线方向，有利于把柔性介质板固定在天线罩的结构中心，从而避免四个螺旋臂不均匀地受到天线罩的频偏影响，保证了天线的各个方位的接收性能。

本实用新型实施例中，新型天线不包括介质柱，极大的减少了天线的重量，有效的实现了天线的轻量化；另外，通过设置第一印刷电路板、第二印刷电路板，增加了第二印刷电路板中的放大电路与所述天线的无源单元的距离，弥补由于天线体积小、电路板体积减少导致的受螺旋臂背向辐射的影响，产生自激现象的问题，从而保证整个天线能正常工作。通过设置屏蔽罩，进一步避免了第二印刷电路板中的放大电路与螺旋臂的干扰，并通过设置固定部件，解决了柔性介质板容易变形，以及柔性介质板不容易固定在天线罩结构中心的问题，有效的提高了天线性能。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。