专利名称：天线和用于天线的馈电网络的制作方法
背景技术：
I.发明领域本发明与天线和用于天线的馈电网络有关。更具体地说，本发明与一种带有馈电网络的螺旋形天线有关，其中馈电网络的一部分是在一个与该天线的辐射器一致的区域内提供的。
II.有关技术描述当代的个人通信设备正日益广泛地使用在移动和便携的场合。在传统的移动应用中，使通信设备，例如移动电话的尺寸最小化的愿望已经导致尺寸中等程度的变小。然而，由于便携的，手持式方面的应用普及程度的增加，对越来越小的设备的要求大大增加了。在处理器技术、电池技术和通信技术方面最近的发展已使便携式设备的尺寸和重量在过去的几年中大幅地减小。
一个尺寸减小的地方是设备的天线。天线的尺寸和重量在减小通信设备尺寸方面起着重要的作用。天线的总尺寸可对通信设备机身产生极大的影响。直径较小，长度较短的天线能使设备的总尺寸和机身变小。
设备的尺寸不是在设计移动场合使用的天线时要考虑的唯一因素。另一个在设计天线时要考虑的因素是在正常工作时由于使用者的头部和天线靠近引起的衰减和/或阻碍效应。还有一个因素是像辐射图，工作频率等的通讯特性。
一种在卫星通信系统中广泛使用的天线是螺旋天线。螺旋天线在卫星通讯系统中的流行是它能产生和接受使用在这种系统中的圆极化辐射。另外，由于螺旋天线能产生一种接近半球形的辐射图，螺旋天线特别适用于在移动卫星通讯系统和卫星导航系统中的应用。
常规的螺旋天线通过将天线辐射器绞成螺旋结构而制成。一个普通的螺旋天线是四线螺旋天线，它使用四个围绕一个蕊子等距分开并处于相位正交激发(即辐射器被相位上相差四线之一个周期或90度的信号所激发)的辐射器。辐射器的典型长度是通信设备工作频率的四线之一波长的整倍数。辐射图通常通过改变辐射器的斜度、辐射器的长度l四线之一波长的整倍数)和蕊子的直径。
常规的螺旋天线可以使用线或带技术制成。使用带技术时，天线辐射器被刻蚀或沉积在一个薄而柔韧的基片上。辐射器安放成相互平行，但与基片的边缘成钝角。然后，把基片卷成圆柱、圆锥或其他能使带辐射器形成螺旋天线的合适形状。
而且，这种常规的螺旋天线也有辐射器长度是希望的谐振频率四线之一波长的整数倍的特性，这导致天线的总长度比一些便携或移动应用所希望的长度长。
另外，在不同频率发射和接受信息时，要使用双频带天线。然而，可使用的双频带天线的形状经常不尽人意。例如，制造双频天线的一种方法是把两个单频带的四线螺旋天线末端对末端地堆叠在一起以形成一个单圆柱体。然而这种办法的缺点是，这样的天线的长度比便携式或手持应用所希望的长度长。
另一种提供双频带性能的技术是使用两个分开的单频带天线。然而，对于手持式设备，这两根天线必须放置得与彼此非常接近。但是，在便携或手持设备上放置的非常接近的两根单频带天线会引起两根天线间的耦合，使性能降低并出现干扰。
发明概述本发明的一个方面提供一种螺旋形天线，它包括一个基片；一个在该基片上由多个辐射器组成的辐射器部分，且多个辐射器在该基片上形成螺旋状；一个馈电部分，毗连上述辐射器部分且包含一基片；一个馈电网络，包括第一组放置在上述馈电部分的上述基片上一条或多条轨迹，和放置在上述辐射器部分的所述基片上第二组一条或多条轨迹。
另一方面，本发明还提供一馈电网络，包括第一组放置在天线馈电部分的一条或多条轨迹；和第二组放置在同一天线辐射器部分的一条或多条轨迹。
另一方面，本发明还提供一双频带螺旋天线，包括一第一天线部分，由放置在第一天线的第一馈电网络部分基片第一面上的第一馈电网络，一放置在上述基片第二面上与馈电网络相对的第一接地平面，和第一组放置在上述基片上并从上述与馈电网络延伸出的一个或多个辐射器组成；一第二天线部分，由放置在第二馈电部分所述基片上的第二馈电网络，和一放置在与上述馈电网络部分相对基片上的第二接地平面组成；第二组放置在上述基片上并从上述馈电网络延伸出的一个或多个辐射器；以及提供让电流从上述第二天线的辐射器沿上述第二天线的轴线流动的通路，从而增加在轴线垂直方向发射的能量；其中所述第一馈电网络由第一组放置在所述天线第一馈电部分的一条或多条轨迹，和第二组放置在所述第一天线部分辐射器部分上一条或多条轨迹组成，且所述第二馈电网络由第三组放置在上述第二馈电部分一条或多条轨迹和第四组放置在所述第二天线部分辐射器部分上一条或多条轨迹。
另一方面，本发明提供一天线，其中有两组在一基片表面弯曲的公共基片上交错对插的轨迹，从而使轨迹跟随各自实际的螺旋路线，且一馈电网络与组中部分轨迹一致。
本发明的实施例是一个新的并改进的天线馈电网络，它包括一个辐射器部分和一馈电部分。该馈电网络中一部分馈电网络放置在天线的辐射器部分，其余馈电网络置于馈电部分上。由于馈电网络部分置于辐射部分上，其余馈电网络在馈电部分上所占的地方更少。其结果是天线的馈电部分能比具有常规馈电网络的天线更小。由于该结构中，馈电部分所需面积减小，该馈电网络可以说是“省地方”。
在较佳实施例中，被放置在辐射器部分的馈电网络的轨迹与辐射器上的接地部分反向放置。如此，辐射器的接地部分便充当这部分馈电网络的接地平面。
该馈电网络可由多种拥有不同形状结构的天线实施，包括单频带和多频带螺旋天线。
本发明的优点之一是天线的整体尺寸以及馈电时电能的流失量较具有常规馈电网络的天线已减小。
在一实施例中，馈电网络由一具有两组一个或多个螺旋式卷曲辐射器的双频带螺旋天线实施。辐射器被卷曲或缠绕，天线为圆柱体、圆锥体或其他合适的形状从而获得所希望的发射图或使之最佳化。根据该实施例提供了两组辐射器，一组用于工作在第一频率，第二组用于工作在最好与第一频率不同的第二频率。每组辐射器有一个与之相关的馈电网络，用于提供驱动辐射器的信号。因而，双频带天线也可描述为由两个单频带天线组成，每个单频带天线有一个辐射器部分和馈电部分。
可有一个接线端向第一单频带天线馈给信号。该接线端延伸自第一单频带天线的馈电部分。当天线为圆柱体或其他合适得形状，接线端与天线的轴线成一线。更特别的是，在较佳实施例中接线端辐射状向内延伸，从而提供了一个位于中间的馈电结构。因而，接线端与馈线不与第二单频带天线的信号图相干扰。
附图简述从下面结合附图对实施例的详细描述，本发明的特性、目标和优点变得更为清楚。附图中，相同的参照号表示相同的部分。另外，参照号的最左第一个数字用来识别参照号首次在其中出现的附图。
图1A是一常规线状四线螺旋天线的示意图。
图1B是一常规带状四线螺旋天线的示意图。
图2A是开路或开路端接的四线螺旋天线的平面示意图。
图2B是短路四线螺旋天线的平面示意图。
图3是短路四线螺旋天线辐射器上电流分布的示意图。
图4是带状螺旋天线被刻蚀的基片的远表面面示意图。
图5是带状螺旋天线被刻蚀的基片的近表面面示意图。
图6是带状螺旋天线被刻蚀的基片的透视图。
图7A是按照本发明一实施例中具有五个耦合段的开路耦合多段辐射器的示意图。
图7B是一对按照本发明一实施例中的短路耦合多段辐射器的示意图。
图8A是按照本发明一实施例中的一个短路耦合多段四线螺旋天线的示意图。
图8B是按照本发明一实施例中的一个圆柱形耦合多段四线螺旋天线的示意图。
图9A是按照本发明一实施例中各发射段的重叠部分δ和间隔s的示意图。
图9B是作为例子的耦合多段螺旋天线的辐射器段上电流分布的示意图。
图10A是发射相位差为90度的信号的两个点源的示意图。
图10B是图10A中所示的点源的场图形的示意图。
图10C是常规螺旋天线的圆极化场的图形和有与天线轴线成一线的馈电接线端的螺旋天线的圆极化场的图形的示意图。
图11是每个段与两边的段等距放置的实施例示意图。
图12是作为例子的按照本发明实施例的一个耦合多段天线的实施示意图。
图13是按照本发明实施例的一个堆叠双频带螺旋天线表面的平面示意图。
图14是按照本发明辐射器的馈电点和馈电网络有一定距离的实施例的一个堆叠双频带螺旋天线表面的示意图。
图15是按照本发明一个实施例用于堆放双频带螺旋天线的一个天线接线端的平面示意图。
图16是作为例子按照本发明实施例的堆叠双频带螺旋天线尺寸的示意图。
图17是一例举常规四相馈电网络的示意图。
图18是按照本发明实施例的具有延伸到天线辐射器部分的馈电网络的示意图。
图19是按照本发明实施例的天线的沿着包括馈电通路的信号轨迹地馈电网络的示意图。
图20是按照本发明实施例的天线的接地平面外形的示意图。
图21是按照本发明一个实施例的叠加的双频带天线的接地平面和信号轨迹的示意图。
图22A是按照本发明一个实施例的以圆柱或其他合适形状维持一个天线的结构示意图。
图22B-22E是按照本发明如图22A所示实施例以圆柱或其他合适形状形成天线的示意图。
图23A是按照本发明实施例的一种适合用于支持圆柱或其他合适形状天线形式的示意图。
图23B和23C是按照示意图23A的实施例形成圆柱或其他合适形状天线过程的示意图。
较佳实施例的具体描述I.发明总述及论述本发明涉及一个省地方的天线馈电网络。馈电网络的一部分放置在天线的发射部分中。这使天线馈电部分所需面积减小。
II.实例环境从广义上讲，本发明适用于任何使用螺旋天线技术的系统。此种环境的一种例子是使用者用固定的、移动和/或便携电话通过卫星通讯线路与他人通讯的通讯系统。在此实例环境中，电话必须具有调到卫星通讯线路的天线。
本发明是按照此举例环境进行描述的。说明描述只是为了方便起见。并不想将本发明局限于该例实施例。事实上，在阅读完下面的描述后，对于熟悉有关技术的人，如何将本发明在其他环境中实施将会显而易见。
III.常规螺旋式天线在具体描述本发明实施例之前，先说明一下在常规螺旋式天线中的辐射器部分将很有益处。特别是全文此处对一些常规四线螺旋天线的辐射器部分进行的描述。图1A和1B分别是常规四线螺旋天线的辐射器部分100线状和带状的示意图。在图1A和1B中所示的辐射器部分100属于四线螺旋式天线，意为它有四个辐射器104相位正交工作。如图1A和1B所示，辐射器104被卷曲产生圆极化。
图2A和2B是常规四线螺旋天线辐射器部分的平面示意图。换种说法，图2A和2B展示的是天线圆柱体在平面上展开时的辐射器。图2A是远端为开路或开路端接的四线螺旋天线的示意图。在此结构中，辐射器208的谐振长度l是所希望谐振频率四线之一波长的奇整倍数。
图2B是远端短路或电连接的四线螺旋天线的示意图。在此情况下，辐射器208的谐振长度l是所希望谐振频率四线之一波长的偶整倍数。注意在两种情况下，所说的谐振长度是近似值，因为了弥补不理想的短或开的终端，通常需要做小的调整。
图3是四线螺旋天线300辐射器部分的平面示意图，它包括波长l＝λ/2的辐射器208，λ是天线所希望谐振频率的波长。曲线304代表谐振在f＝v/λ频率上辐射器208上信号的相关电流量，v是信号在媒质中的速度。
使用印刷电路板技术(一带状天线)四线螺旋天线的范例实施例将借助图4-6作更具体地描述。该带状四线螺旋天线由一刻蚀在绝缘基片406上的带状发射器104A-104D构成。基片为一薄而柔韧的物质，卷成圆柱体、圆锥体或其他合适形状，从而辐射器104A-104D绕圆柱体中央轴线螺旋状卷曲。
图4至6示出构成一个四线螺旋天线100的各部件。图4和5分别是基片406的远表面400和近表面500示意图。天线100包括一个辐射器部分404和馈电部分408。
在以下描述和图示的实施例中，所述天线是通过将基片制成圆柱体形状而形成的，且近表面在该圆柱体的外层表面。在其他可供选择的实施例中，基片成圆柱体形状，且远表面在该圆柱体的外层表面。
在一实施例中，绝缘基片100是一层薄而柔韧的PTFE物质，一PTFE/玻璃合成物，或其他绝缘材料。在一实施例中，基片406属于0.005英寸或0.13毫米的厚度，当然也可以选择其他厚度。信号轨迹和接地轨迹使用铜。在其他可供选择的实施例中，可以选择其他传导材料替代铜，可根据成本，环保因素等方面最出选择。
如图5所示的实施例，馈电网络508刻蚀在馈电部分408用于向辐射器104A-104D提供四线相位信号(如，0度，90度，180度和270度信号)。远表面400馈电部分408为馈给电路508提供接地平面412。馈给电路508的信号轨迹刻蚀在馈电部分408的近表面。
为了论述的目的，辐射器部分404有第一末端432毗邻馈电部分408和第二末端434(在辐射器部分404的另一端)。依所实施的天线实施例而定，辐射器104A-104D可刻蚀在辐射器部分404的远表面400。辐射器104A-104D从第一端点432向第二末端434延伸的长度约为所希望谐振频率四线之一波长的整倍数。
在此种实施例中，辐射器104A-104D为λ/2的整倍数，辐射器104A-104D在第二末端434相互电连接(如短路)。这一连接可通过将一导体跨接第二末端434形成，且当基片形成圆柱体时绕天线的圆周形成环604。图6是在第二末端434有一短路环604的带状螺旋天线被刻蚀的基片的透视图。
美国专利5198831(简称为′831专利)专利权人布鲁等描述一常规四线螺旋天线，作为参考。专利831所述的天线为印刷电路板天线，天线的辐射器刻蚀或沉积在绝缘基片上。基片被制成圆柱体，导致辐射器螺旋式的外形。
美国专利5255005(简称为′005专利)专利权人特沦等描述一常规四线螺旋天线，作为参考。专利005所述的天线为由两个正交放置并相位正交激发的双线螺旋线组成的四线螺旋天线。此揭示的天线还有一个第二四线螺旋线，它与第一螺旋线同轴并电磁耦合用于提供天线的通带。
另一美国专利5349365(简称为365专利)，专利权人欧文等揭示的四线螺旋天线，作为参考。专利365所描述的天线是设计为如图1A描述的四线螺旋天线。
IV.耦合多段螺旋天线为了缩短天线辐射器部分100的长度，一种类型的螺旋天线运用耦合多段辐射器，与需有等长谐振的螺旋天线相比，它允许在所给频率上出现长度较短的谐振。
图7A和7B是例举实施例，耦合段螺旋天线的平面示意图。图7A所示为根据一单线实施例中，一开路端接的耦合多段辐射器706。天线端接在开路，例如可用于单线、双线、四线、或其他X线的实施方案。
图7A所示的实施例由一个单辐射器706构成。辐射器706由一组辐射器段构成。此组由两个末端段708，710和p个中间段712构成，其中p＝0，1，2，3...(此例所示p＝3)。中间段是可任意选择(即，p可等于零)。末端段708，710实际是分开的，但相互电磁耦合。中间段712位于末端段708，710之间且提供末端端708，710之间的电磁耦合。
在开路端接的实施例中，段708的长度ls1是所希望谐振频率四线之一波长的奇整倍数。段710的长度ls2是所希望谐振频率二分之一波长的整倍数。每个p个中间段712的长度lsp是所希望谐振频率二分之一波长的整数倍。在所示的实施例中，有三个中间段712(即，p＝3)。
图7B所示为端接在一短路722的螺旋天线的辐射器706。此短路实施方案不适合单线天线，但可用于双线、四线、或其他X线。在开路实施例中，辐射器706是由一组辐射器段构成。此组辐射器段是由两个末端段708，710和p个中间段712构成，其中p＝0，1，2，3...(此例所示p＝3)。中间段是可任意选择的(即，p可等于零)。末端段708，710实际是分开的，但相互电磁耦合。中间段712位于末端段708，710之间且提供末端端708，710之间的电磁耦合。
在短路实施例中，段708的长度ls1是所希望谐振频率四线之一波长的奇整倍数。段710的长度ls2是所希望谐振频率四线之一波长的奇整数倍。每个p个中间段712的长度lsp是所希望谐振频率二分之一波长的整数倍。在所示的实施例中，有三个中间段712(即，p＝3)。
图8A和8B表示根据本发明实施例的耦合多段四线螺旋天线辐射器部分800的示意图。图8A和8B示出如图7B所示一天线的例举实施方案，其中p等于零(即，无中间段712)且段708、710的长度为波长的四线之一。
图8A所示的辐射器部分800是有四个耦合辐射器804的四线螺旋天线的平面示意图。在耦合天线中的每个耦合辐射器804实际上包括两个相互靠得很近的辐射器段708、710，从而辐射器段708的电能与另一辐射器段710耦合。
更特别的是，根据一实施例，辐射器部分800可从具有820、824两个分部来描述。分部820由多个从辐射器部分800第一末端832延伸至辐射器部分800第二末端834的辐射器段708构成。分部824由第二组多个从辐射器部分800第二末端834延伸至辐射器部分800第一末端832的辐射器段710构成。朝辐射器部分800的中央区域，每个段708的一部分与毗邻的段710靠得很近从而电能从一个段同与其靠得很近的区域中的毗邻段耦合。在本文中称为交迭。
在一较佳实施例中，段708、710的长度约为l1＝l2＝λ/4。由两个段708，710组成的单个辐射器的总长度被定为ltot。一个段708与另一个段710交迭的量被定为δ＝l1+l2-ltot。
如谐振的频率f＝v/λ，辐射器的总长度ltot小于λ/2的二分之一波长。换句话说，作为耦合的结果，一个由一对耦合的段708、710组成的辐射器谐振于频率f＝v/λ即使该辐射器的总长度小于λ/2的长度。因而，在给定频率f下，二分之一波长耦合多段四线螺旋天线的辐射器部分800短于常规二分之一波长四线螺旋天线800的辐射器。
为了更清晰地说明如何通过使用耦合结构使尺寸减小，将图8所示的辐射器部分800与图3所示的做比较。在给定频率f＝v/λ下，常规天线辐射器部分300的长度l是λ/2，而耦合段天线的辐射器部分800的长度ltot小于λ/2。
如上所述，在一实施例中，段708、710的长度为l1＝l2＝λ/4。每个段的长度可以不同如l1不一定要等于l2，且同样它们也不等于λ/4。每个辐射器的实际谐振频率取决于辐射器段708、710的长度，辐射器段708、710之间分开的距离s，以及段708、710相互交迭的量。
注意，相对段710改变段708的长度可用于调整天线的带宽。例如，延长l1使其略大于λ/4且缩短l2使其略短于λ/4可以增加天线的带宽。
图8B所示为根据本发明的一个实施例的一耦合多段四线螺旋天线的实际螺旋构造。它示出了在一实施例中，每个辐射器是如何由两个段708、710组成的。段708从辐射器部分第一末端832螺旋式延伸至辐射器部分的第二末端834。段710从辐射器部分第二末端834螺旋式延伸至辐射器部分的第一末端832。图8B还示出段708，710的一部分交迭从而它们相互电磁耦合。
图9A是辐射器段708，710之间的间距s和交迭δ的示意图。间距s的选择使足够量的电能在辐射器段708、710之间耦合，以允许它们如一有效电波长度约为λ/2和其整倍数的单辐射器那样运行。
将辐射器段708、710的间距缩小，小于最合适的间距，会引起段708、710之间耦合的加强。其结果是，在给定频率f下段708、710的长度必须增加以使其能以相同的频率f发生谐振。可通过将段708、710实际连接(即，s＝0)这一极端例子来说明。在此极端例子中，段708、710的总长度必等于λ/2以使天线谐振。注意在此极端例子中，天线根据此使用的指定条件不再真正耦合，且形成的构造与图3所示的常规螺旋天线相吻合。
同样，增加段708、710之间交迭的量δ使耦合加强。因而交迭δ增加，段708、710的长度也增加。
为能很好地理解段708、710最合适的交迭和间距，请参照图9B。图9B代表每个段708，710上的电流量。电流强度指示器911、928示出每个段理想地以λ/4谐振，并在外部末端具最强信号力度而内部末端的最弱。
为了尽可能地完善耦合发射器段天线的天线构造，发明者运用模型软件确定正确的段距离l1、l2，交迭δ，和间距s以及其他参量。一种此类软件包是“天线优化者”(AO)软件。AO是以一种瞬间电磁天线模型算法为基础的。AO“天线优化者”6.35版本，1994年版权，是由该软件在加利弗尼亚州圣地亚哥市的作者拜尔·贝兹利提供的。
特别提到的是，使用如上述附图8A和8B所示的耦合构造有某些优点。同时使用常规天线和耦合发射器段天线，电流被集中在发射器的末端上。按照阵列系数理论，如此在某些应用中与耦合辐射器段天线一块使用有一定的优点。
作为解释，图10A为两个点源A、B的示意图，其中源A在辐射与源B信号等量但相位滞后90度的信号(ejωt常规假定)。在源A和B以λ/4距离相隔处，信号在从A至B的移动方向同相位加并在从B至A的方向异相位加。其结果是，在从B至A的方向非常少的辐射线被发射。图10B中的典型代表场图形表明了这一点。
从而，当源A和B被定向，从A至B的方向朝上、远离地面，且从B至A的方向朝地面时，天线最适合大多数应用。这是因为使用者不可能希望天线把信号量朝着地面。此构造在希望大多数信号量朝上，远离地面的卫星通讯中特别有用。
图10A示范的点源天线是不可能通过使用常规二分之一波长螺旋天线达到的。考虑一下如图3所示的天线辐射器部分。集中在辐射器208末端上电流量近似一个点源。当辐射器盘绕成螺旋形状，90度辐射器的一个末端与0度辐射器的另一末端在一线上。这样，该近似的两个点源在一条线上。然而，这些近似点源被与图10A所示希望的λ/4结构相反的λ/2间隔开。
注意，不管怎样实施本发明的耦合辐射器段天线提供了一个近似点源以接近λ/4的距离间隔的实施方案。因此，耦合辐射器段天线允许使用者利用如图10A所示天线的定向性能。
如图8所示的辐射器段708、710表明辐射器段708与有关的段710非常近，然而每对段708、710相对地与毗邻的一对段较远。在一供选择的实施例中，每个段710被从段708任何一边都等距地放置。此实施例展示在图11中。
参照图11，每个段实际上与每对毗邻段的距离相等。例如，段708B与段710A、710B的距离相等。即，s1＝s2。相似的，段710A与708A、708B的距离相等。
此实施例是反直观的，它看似会出现不期望的耦合。换句话说，即对应一个相位的一个段会不但与同相位的适当段耦合，而且与相移的毗邻段耦合。例如，段708B，该90度段会与段710A(0度段)和段710B(90度段)耦合。这样的耦合并不形成问题，因为来自顶端段710的辐射可被看作是两个不同的方式。一个方式产生于与左侧的毗邻段耦合，而另一方式产生于与右侧的毗邻段耦合。然而，这两种方式提供同方向的辐射。因而，此重复耦合对于耦合多段天线的操作是无害的。
图12是作为例子的耦合辐射器段天线的实施示意图。现在参照图12，天线由一辐射器部分1202和馈电部分1206构成。辐射器部分包括段708，710。图12提供的尺寸为段708，710和辐射器部分1202总长度的交迭量δ。
所示为与圆柱体轴线平行方向上段的长度，l1sinα是段708，l2sinα是段710，其中α是段708、710的内角。
如上图8A和9A所示的段交迭，用参照号δ表示。与天线轴线平行方向上交迭的量，如图12所示为δsinα。
段708，710被如上所述可变化的间距s相隔。段708、710末端和辐射器部分1202末端之间距离被定义为间隙，分别标示参照号r1和r2。间隙r1，r2可以但不必须相等。再有，如上所述，相对段710，段708的长度可以变化。
一个段710从一末端到下一末端的偏移量以参照号ω0表示。毗邻段710之间的间隔以参照号ωs表示，并取决于螺旋的直径。
馈电部分1206包括一个适合的馈电网络用于向辐射器段708提供四线相位信号。馈电网络是一广泛熟知的普通技术，在此不再做具体描述。
如图12所示例子中，段708在一个馈电点被馈电，馈电点沿着每个段708定位，和馈电网络的距离被选定以使阻抗匹配最佳。在图12的实施例中，这一距离用参照号δfeed。
请注意，连续线1224示出基片远表面面上的接地部分的边界。在远表面面上段708对面的接地部分延伸到馈电点。段708薄的部分在近表面面上。在馈电点处，近表面面上的段708的厚度增加。
现在给出一个作为例子的适合于工作在大约1.6GHz的L波段的耦合辐射器段四线螺旋天线的尺寸。请注意，这仅是一个例子，其他的尺寸对于工作在L波段也是可能的。另外，其他的尺寸对于工作在其他波段也是可能的。
在作为例子的L波段实施例中，辐射器部分1202的总长度是2.30英寸(58.4mm)。在此实施例中，倾角α是73度。有了这个角度α的值，段708的长度l1sinα对于此实施例为1.73英寸(43.9mm)。在如图所示的实施例中，段710的长度等于段708的长度。
在一个例子中，段710的位置实际上与它的毗邻对的段708是等距离的。在这个段710与它的毗邻的段708是等距离的实施例的一种实施方案中，间距s1＝s2＝0.086英寸。其他的间距也是可能的，例如包括段710与毗邻段708的间距为0.070英寸l1.8mm)。
在此实施例中辐射器段708，710的宽度是0.11英寸l2.8mm)。其他的宽度也是可能的。
该例L波段实施例的特点是对称的间隙l1＝l2＝0.57英寸l14.5mm)。在缝隙r对于辐射器部分1202的两个末端是对称(即r1＝r2)的地方，辐射器708、710具有1.16英寸(29.5mm)(1.73英寸-0.57英寸)sinα的交迭。
段偏移ω0为0.53英寸且段间隔ωs是0.393英寸l10.0mm)。天线的直径是4ωs/π。
在一实施例中，这被选取得使从馈电点到馈电网络的距离δfeed为δfeed＝1.57英寸(39.9mm)。其他的馈电点能被选取以使阻抗匹配最佳。
请注意，上述作为例子的实施例是计划与厚度为0.032英寸的螺旋天线并接触辐射器部分的多碳酸酯天线罩一起使用的。天线罩或其他结构怎样影响所希望频率的波长对于一个本领域熟练人员来说会变得很清楚。
请注意，在刚描述的作为例子的实施例中，L波段天线辐射器部分地总长度比常规的半波长L波段天线短。对于常规的半波长L波段天线，辐射器部分的长度近似地为3.2英寸(即，λ/2(sinα)，这里α是段708、710相对于水平线的内角)，或(81.3mm)。对于上述作为例子的实施例，辐射器部分1202的总长度是2.3英寸(58.42mm)。这代表了在尺寸上比常规天线的实际减小。
V.堆叠双频带螺旋天线在描述了几个单频带螺旋天线实施例后，现在描述一个实施本发明的双频带螺旋天线。本发明是针对能在两个不同的工作频率上谐振的双频带螺旋天线的。两个螺旋天线末端对末端的堆叠在一起，一个天线谐振在第一频率而另一个天线谐振在第二频率。每一个天线有一个由一个以上的螺旋形绕起来的辐射器组成的辐射器部分。每一个天线还有一个由一个馈电网络和一个接地平面组成的馈电部分。两个天线堆叠起来使得一个天线的接地平面用于跨接另一个天线的辐射器的远端的短路环。
图13是示明按照本发明的一个实施例的双频带螺旋天线的远表面面400和近表面面500的平面示意图。该双频带螺旋天线由两个单频带螺旋天线组成工作在第一谐振频率的螺旋天线1304和工作在第二谐振频率的螺旋天线1308。
在示于图13的实施例中，馈电网络508，辐射器104A-104D和第一天线1304设置在第一天线1304的近表面面500上。第二天线1308馈电网络508的接地平面412也放置在近表面面500上。馈电网络508和第二天线1308的辐射器104A-104D和用于第一天线1304馈电部分的接地平面412放置在远表面面400上。
如前面参照图2A和2B所讨论的，辐射器104A-104D的谐振长度l是所希望的谐振频率的四线之一波长的偶整倍数，辐射器104A-104D的远端被短路。如图13所示，这种短路是用第一天线1304的接地平面412完成的。这种结构免除了在辐射器104A-104D的末端加上附加短路环的要求。
请注意，在图13所示的实施例中，第一天线1304被表示成谐振在所希望的谐振频率四线之一波长的奇整倍数，这是因为辐射器104A-104D的末端是开路的。在一个可供选择的实施例中，可以把短路环(未示出)加在第一天线1304辐射器104A-104D的远端，并改变这些辐射器104A-104D的长度使得它们是所希望的谐振频率四线之一波上的偶整倍数。
参照图13描述的双频带天线的辐射器104A-104D被表示成接近馈电网络508的第一末端上馈电。众所周知，螺旋天线的辐射器104A-104D的馈电点可以位于沿辐射器104A-104D的长度上的任意一点，这种位置最初是基于阻抗匹配考虑而定的。图14示明了一个双频带螺旋天线的一个实施例。在这个实施例中，辐射器104A-104D的馈电点位于离馈电网络508有一个事先确定的距离的地方。尤其是在示于图14的实施例中，第一天线1304的馈电点A位于离馈电网络508的距离为lfeed1的地方，第二天线1308的馈电点B位于离馈电网络508的距离为lfeed2的地方。
这个实施例示明辐射器104A-104D由一个在基片406的第一表面上的接地轨迹1436，在基片406的第二表面上的并和所述的接地轨迹相对的馈电轨迹1438和在基片406的第二表面上的辐射器轨迹1440组成。
正如图13所示的实施例，在这个实施例中，第一天线1304的接地平面412用作辐射器104A-104D和第二天线1308的短路环，这使第二天线1308的发射器谐振在所希望谐振频率的四线之一波长的偶整倍数。
为了减小堆叠天线的总长度，采用了上面讨论的边缘耦合技术。在这样的实施例中第一天线1304的辐射器104A-104D和/或示于图13和14中的第二天线1308用例如图12所示的边缘耦合辐射器代替。
提供如示于图13和14中的双频带天线的一种策略是给第一天线1304馈电。到此为止，第一天线1304是由从第一天线1304的馈电部分的低区延伸的一个接线端来馈电的。
图15是示明用于对第一天线1304馈电的接线端的图。现在参照图15，接线端1504从在基片406上的第一天线1304的馈电部分的那边延伸出来。在图15所示的实施例中，接线端1504是接近“L”形的。这使它从第一天线的馈电部分以一个给定的距离水平延伸，然后通过在第二天线1308的馈电部分的方向中心轴向地转一角度。虽然1504被画成直角形，其他的角度也能使用，正如不同半径的曲线可以使用。
当基片406被卷成圆柱体或其他合适得形状以形成螺旋天线时，接线端1504的轴元件1524实际上是沿着双频带螺旋天线的轴线的。这是一种理想的情况。接线端1504的轴元件1524与螺旋天线的轴一致使这个部件对天线辐射图形的影响最小化。正如图15所示的，在一个较佳实施例中，接线端1504在一个尽可能远离第一天线1304的垂直位置从第一天线1304馈电部分延伸出来。这样做是为了将接线端1504对第一天线1304的发射图形的影响减至最小。因为第二天线1308是一个耦合段半波长天线，并且第二天线1308的辐射器104A-104D的端部被第一天线1304的接地平面412短路，接线端1504对第二天线的发射图形的影响最小。
第一天线1304馈电部分1206的长度lgp最好通过考虑到在合适的工作频率上的两个因素来决定。第一是希望从第一天线1304的辐射器流向第二天线1308的电流量最小，反之亦然。换句话说，希望达到两个天线之间的隔离。这可通过保证长度足够长使得电流在感兴趣的频率上从一组辐射器扩展到另一组辐射器而完成。
另一种策略是不允许从第一天线1304辐射器104A-104D的电流到达端子1504。从第一天线1304的电流在穿越第一天1304的馈电向着接线端1504流动时会衰减。接线端1504在这些电流中形成不对称的不连续性。因此，希望实际最大程度地使到达接线端1504的电流的量减至最小。
在读了这些描述后，如何根据所用的材料，感兴趣的频率，天线的期望功率值和其他已知的因素来实行具有合适长度lgp的馈电部分1206对于一个本领域熟练人员员来说就很清楚了。这一决定可能也需要在尺寸和性能方面的折中。
请注意，在这个实施例中接线端1504的作用不是不存在。由于接线端1504和第二天线1308的辐射器很靠近，来自第二天线1308的电流被耦合到接线端1504，并且是沿着天线的轴线的。这一电流影响到第二天线1308的发射导致向天线边缘发射的增加。对于天线是垂直安装的应用，这会引起发射在水平方向的增加和发射在垂直方向的减少。结果，这种应用非常适用于低地轨道卫星被用来对通讯设备进行中断通讯的卫星通信系统。
这种作用示于图10C中，在那里，圆极化发射图形1010是一种常规螺旋天线典型发射图形的表示，而发射图形1020是第二天线1308的发射图形的表示。正如图10C所示，图形1020是比常规图形1010更“扁”更“宽”。
为了使一个信号耦合到第一天线1304，接线端1504包括了一个像压接连接器或焊接连接器那样的连接器或其他适合于在接线端1504上信号轨迹与馈电电缆之间连接的连接器。不同类型的电缆或导线可以用来在接线端1504处把收发器RF电路连接到天线。较佳地采用低耗柔性或半刚性电缆。当然，正如在天线技术中众所周知的，使馈电输入的阻抗和接口电馈相匹配使传给天线的功率最大是所希望的。然而，如果输入过渡很差，发射图形仍会是对称的，而其增益为下降一个相应的反射损耗量。除了低的插入损耗，连接器在电缆和接线端1504间提供一个坚实机械连接也是很重要的。
一个作为例子的基片的外形也在图15中给出了。在读了这些描述后，怎样利用其他形状的基片来实现带接线端1504的天线对于本领域熟练人员来说就很清楚了。
图16是带有作为例子的尺寸的堆叠天线的一个实施例的示意图，在这一实施例中，第一天线1304是一个L波段天线而第二天线1308是一个S波段天线。在这个实施例中S波段天线1308是一个边缘耦合天线，其中的每一个辐射器104由两个段组成。请注意，这个实施例仅是作为例子而提供的。其他频段也可以选用来工作。也需注意或第一天线1304或第二天线1308或二者都可利用边缘耦合技术。
现在描述图16中的L波段和S波段天线的尺寸。L波段天线发射孔径向总高为1.253英寸，而S波段天线孔径总高为1.400英寸。在这个实施例中第一天线1304的馈电部分412的高度是0.400英寸。这产生了一个3.093英寸的总发射孔径。辐射器104A-104D的倾角是65度。
上面的尺寸仅是作为例子提供的。正如上面参照常规螺旋天线所作的讨论那样，辐射器104A-104D的总长度决定了天线的精确谐振频率。因为最高平均增益和最对称图形发生在谐振频率上，所以谐振频率是非常重要的。如果天线做得更长些，谐振频率就下移。反之，天线做得越短，沿振频率上移。频率移动的百分比近似地正比于辐射器104A-104D增长或缩短的百分比。在L波段的工作频率，在天线轴方向1mm的长度相当于1MHz。
在所示的实施例中，第一天线1304和第二天线1308两者有四个激发的线状手臂，或辐射器104A-104D。辐射器104A-104D中的每一个以90度相位差的方式馈电。对于每一个天线1304、1308，四个辐射器104A-104D的90度相位差方式的激发是用馈电网络实现的。常规的能提供90度相位差方式激发的馈电网络可以使用下面详细讨论的一个较佳的馈电网络。
另一个重要的尺寸是馈电点轴长。对于馈电点如图13所示那样沿辐射器104A-104D放置的实施例，馈电点轴长规定了从馈电网络到馈电点的距离。馈电点轴长尺寸指明了微带张开以延续辐射器的位置，实际上也是整个辐射器104的馈电点位置。在图16所示的例子中，第一天线1304的馈电点长度是1.133英寸。第二天线1308的馈电点长度是0.638英寸。这些尺寸分别在1618和2492MHz产生50欧姆的阻抗。如果馈电点位置移低一点，阻抗就低些。相反，如果馈电点位置移高些，阻抗就高些。注意到当辐射器总长度被调整以调谐频率时，馈电点位置应在沿天线的轴向移动一定比例的量以维持正确的阻抗匹配这一点是重要的。
具有如图16所示的尺寸的天线最好卷在直径为0.500英寸的圆柱上。
VI.馈电网络在这个文件中描述的螺旋天线可以使用单线，四线，八线或其他任意线的结构来实现。馈电网络用来向线以必要的相位角提供信号。馈电网络把信号分开并移动提供给每个线的相位。馈电网络的结构取决于线的数目，例如对于四线螺旋天线，馈电网络提供四个等功率的有90度相位差(即0度，90度，180度和270度)的信号。
为了保存在线馈电部分上的空间，可以使用独特的馈电网络布线。馈电网络的轨迹延伸到天线的一个以上的辐射器104A-104D。为了方便馈电网络通过一个设计来提供四个等功率的有90度相位差的信号的网络来描述。读了这些描述后，怎样实现其他x线的馈电网络对于一个精通相关技术的人来说就变的很清楚了。
图17表示常规的有90度相位差的馈电网络的电气等效图。对于常规有90度相位差的馈电网络，网络提供四个等功率的信号，每个信号在相位上按90度分开。信号通过第一信号通路1704加到馈电网络。在第一信号点A(被称为次级馈电点)，0度相位的信号被加到第一辐射器104，在信号点B，90度相位的信号被加到第二辐射器104。在信号点C和D，180度和270度相位的信号加到第三和第四辐射器104。
信号A和B在P2点组合以产生25欧姆阻抗。类似地，信号C和D在P3点组合以产生25欧姆阻抗。这些信号在P1点组合以产生1.25欧姆的阻抗。因此，一个25欧姆，90度变压器被放置在输入端以把这个阻抗变换成50欧姆，请注意，在图17所示的网络中，变压器部分在P1分开之前就设置以缩短馈线并减少损耗。但是由于是在分开之前，它必须两倍于分开之后的阻抗。
常规馈电网络被修改以使馈电网络的轨迹设置在为辐射器104A-104D所规定的基片的部分。尤其是在较佳实施例中，这些轨迹被安置在基片的一个区域，这个区域在多于一个的辐射器104A-104B的接地轨迹的对面。
图18是四线螺旋天线环境中馈电网络的一个作为例子的实施例的示意图。尤其是在图18的例子中，示出了二个馈电网络用于第一天线1304的第一馈电网络1804和用于第二天线1308的第二馈电网络1808；馈电网络1804，1808有用于向辐射器104A-104D提供0度，90度，180度和270度信号的点A，B，C和D。在图18中的虚线近似地表示在其上安置馈电网络1804，1808的表面对面的基片的表面上的辐射器104A-104D的接地平面的轮廓。于是，图18表示了在辐射器104A-104D其上安置或延伸到其里面的馈电网络1804，1808的那些部分。
请注意，按些常规的知识，馈电网络是在指定用于馈电网络并与辐射器分开的区域提供的。相反，在这里描述的馈电网络安排地使馈电网络部分安置在天线辐射器部分。正因为这样，天线馈线部分就比常规馈电网络的馈线部分在尺寸上要小。
图19是与包括馈电通路的信号轨迹一起的天线1304，1308的馈电网络1804，1808的示意图。图20是天线1304，1308接地平面轮廓的示意图。图21是接地平面与信号轨迹二者叠加的的示意图。
这些馈电网络的一个优点是天线的馈电部分实现馈电网络所需的面积比常规的馈电技术小。这是因为原来安置在天线馈线部分的馈电网络部分现在安置在天线的辐射器部分。这样的结果是天线的总长度可以减小。
这样的馈电网络的一个附加的优点是由于次级馈电点被移近天线的馈电点，而使传输线损耗减小。另外，为了阻抗匹配变压器可以集成进馈电网络的布线中去。
这样，一个能节省面积的网络构造得使馈电网络部分被安置在天线的辐射器部分并把馈电网络的剩下部分安置在馈线部分。由于馈电网络部分被安放在辐射器部分，馈电网络的剩下部分在馈线部分需要较小面积。结果，天线的馈线部分与有常规馈电网络的天线相比要小。把安置在辐射器部分的馈电网络的轨迹安置在辐射器接地平面的对面是较佳的。因为这样，辐射器的接地部分用作馈电网络的这部分的接地平面。这种节省面积的馈电网络能用许多不同类型的不同结构的天线来实现，包括单频带和多频带螺旋天线。这种结构与常规的馈电网络的天线相比能使天线的总尺寸，馈线的损耗量减小。
VII.天线装配如上所述，一种制造螺旋天线的技术是把辐射器，馈电网络和接地轨迹安置在基片上并把基片绕成合适的形状。虽然以上描述的天线结构可使用常规的把基片绕成合适的形状的技术来实现，现在描述一种改进的把基片绕起来的结构和技术。
图22A是用来使基片维持一个合适的形状(例如圆柱形)的一个实施例的示意图，尤其是图22A表示了一个作为例子的加到有能节省面积的馈电网络的天线上去的结构。在读了这一描述后，怎样以其他结构的螺旋天线实现本发明对于精通有关技术的人员来说就很清楚了。
图22B到22F描绘出作为例子的结构的剖面图，这种结构用来使天线保持在圆柱形和其他合适的形状。现在参照图22A到22F，该例包括了在接地平面412上的或作为其延伸的一根金属带2118，在金属带2118对面的焊料2216和一个以上的通路2210。
金属带2118可由接地平面412的一部分或加到接地平面412上的金属带组成。在一个实施例中，金属带2218最好通过仅把接地平面412的宽度展宽一个预定的量来提供。在图22A的实施例中，这个宽度标为ωstrip。
在接地平面412的金属带区提供了一系列通路2210。对于固定连接，通路2210最好加到第一天线1304和第二天线1308的辐射器部分。为通路2210选择的式样是基于使用材料的已知的机械和电气特性。虽然本发明能用在每个接地平面412上的一条或二条通路2210来实现时，为了获得所希望的机械强度和电气接触，可以使用若干条通路2210。当不必要时，所用的每个接地平面412可以横向或向四周伸过天线辐射器。
正如在图22B中可看到的，通路2210从一个表面到另一个表面完全伸过接地平面412的材料和支撑基片406(100)。通路使用众所周知的流行技术由金属化或镀金属的通路制成。接地平面412对面的边缘2214的一个相对小的部分或区域是镀上焊料2216的。
示于图22B和22D中的实施例包括了一个在基片406上形成的在接地平面412对面与第一边缘2212相邻的小金属带2218。在这个实施例中，通路通过基片延伸到金属带2218。当金属2218在所有的应用中不必要时，金属带2218有助于焊锡流和改进的机械结合对于精通技术的人员来说是非常清楚的。制造金属带2218的专用材料是根据基于所用接地平面材料，选用的焊料等已知原理来选取的。
当于线支撑基片被卷成一般的圆柱形以形成所希望的螺旋天线结构时，如图22D所示，边缘2212和2214就彼此靠得很近。通路2210和金属带2218(如果提供)的位置就与对面的接地平面边缘2214上的焊料2216相重迭。当带2218保持与焊料2216相接触时，使用众所周知的焊接技术和设备进行加热。
因为焊料2216被熔化了，它流进通路2210并流到金属带2218上。然后加热减弱或停止加热，焊锡就在接地平面412的两个外缘或外端之间形成永久的，但是可去掉的或耐用的接点或结合。用这种方法，天线支撑基片406和放置在其上的天线元件现在机械地保持所希望的圆柱形状而不需要象绝缘带，胶粘剂等材料。这就减少了以前装配这种类型的螺旋天线所需的时间，成本和劳力。这也可以让这种操作自动化并提供更多易再生产的天线尺寸。另外，接地平面412的一个边缘现在被电连接到另一边缘，这正如希望的那样提供了一个由接地平面连续的导电环。这一电接触不用复杂的焊接或导线就完成了。
这个技术可以推广来提供沿着天线其他部分的支撑或结合。例如，一串多于一个的接属接片或带2220能够沿着一组或二组天线辐射器的长度相隔一定的距离安置。正如在图22E中可看见的，接属接片或带2220被安置得与多于一个辐射器104A-D相邻但在支撑基片406(100)的对面。这些接属接片或带安置得使天线基片被卷起来或弄弯以产生所希望的天线时，金属点或带2220被安置在支撑基片的对面边缘上的辐射器104A-D的一部分之上。尤其是在一个实施例中，接属接片或带220被安置在辐射器104A-D的接地轨迹1436之上。金属化通路可以在接属接片2220中形成，这对于应用或改善热导以熔化焊锡是希望的。
如果少量焊锡2226先前被加到接地轨迹1436表面上的配对部分，这可用来把辐射器接到带上。这提供了附加的连接点或结合点。这些连接点或结合点能有效地把天线的结构以一个希望的形式保持在一起。在希望电连接的地方，可以在延伸到对面的接属接片或带上形成金属化通路。这些金属头可以用来与前面为接地平面而讨论的金属带连接或不与其连接。这样的结构在期待非常长的辐射器或多堆叠天线辐射器的地方非常有用，它导致高的天线结构。
图23A-23C是用于把基片406卷成所希望的形状的模型2310的一个作为例子的实施例的一列视图。
图23中的例子是一种用来卷天线并为天线结构提供连续支撑和刚性的圆柱形模型。在一个实施例中，模型2310能提供一系列从模型2310的外表面辐射延伸的尖头或牙齿2312。为了和模型2310和牙齿2312相接，在基片406中提供用来和牙齿2312配对的一系列“加工用”孔或“装配引导”孔或过道2230。
在图22A中，加工用孔2330表示置于接地平面412中，接地平面412的金属材料在使用相对较软的支撑基片材料时起加固孔和防止形状损坏和移动的作用，这有助于天线结构的调整精度。然而，不要求将孔2230设置在金属层内。
再参照图23A-23C并以图23A的透视图开始，从图中可见基片406被定位以通过把牙齿2312和孔2230配对啮合支撑模型2310。
正如图23B和23C侧视图中可见的，因为支撑模型2310是绕它的轴转的，或者基片406围着模型2310绕，孔2230啮合帮助在对着支撑模型2310的地方或其上等基片406定位的牙齿2312。最终，整个基片406紧靠着支撑模型被啮合。在图23C中，基片406被表示成围着支撑模型绕直到它自相重迭以使带2218，2220啮合焊锡2216，2226，这正如前面所描述的那样。当然，在带2218，2220和焊锡2216，2226不用来结合基片部分的地方，基片406不需要在支撑模型2310上重迭。另外，也没有支撑模型2310拉长天线，辐射器104A-D或基片总长度的需要。在一些应用中，天线的一些或所有部分可以自相支撑，没有需要模型2310的必要。这一特性可能是有利的，例如在某些频率上有利于减小模型2310对发射图形的影响。
为了清楚和易于表示，在图23A-23C中，只画出基片406而没有画出接地平面的金属层，辐射器，馈线，馈电网络等。怎样确定孔2230的大小以和齿2312的尺寸相匹配对于那些精通有关技术的人员来说是相当清楚的。
如图23所示，模型2310可以用在圆柱体及其他所希望的形状上形成的实心或空心的带有从上伸出的尖角或牙齿2312的结构构成。在这个实施例中，模型2310可以想象为例如一个在许多音乐盒中可找到的有齿鼓的变形。其他的结构可以使用来提供模型2310，这包括轴/轮辐结构，轴/链轮齿结构和其他合适的结构。
请注意，尖角2312或轮辐的间隔对于支撑元件不对称是期望的。也就是说为了在卷时给予较大量的连贯的拉力，间隔在某些部分可大些，为了较好的控制基片边缘重迭处基片的位置，间隔在某些部分可小些。齿间距被选得能使牙齿2312施加一定量的拉力以保持基片406在适当的地方使整个装配为一个更坚硬的结构是较好的。
孔2230和牙齿2312的使用通过定位和装配自动化，以精确的放置或基片在能安装在天线罩内的模型上的定位提供了改进的制造能力。这允许更精确的结构规定和天线装配的定位，并导致对天线罩对发射图形的影响进行更精确的控制和补偿。
以上安放金属带2218，焊料2216和通路2210的描述是通过例子的方法提供的，在读了这些描述后，这些元件怎样按照所希望的结构安放在不同的地方对于本领域熟练人员就清楚了。例如，这些元件可以被定位使得天线能卷成使其具有右手或左手圆极化，并可使辐射器104A-D或者在模型的里边或者在模型的外边。
VIII.结论当本发明的不同的实施例已被描述时，它们仅通过举例的方法来表达，但不受例子的限制是应理解的。于是本发明的广度和范围应该不受任何上述示范的实施例所限制，但应该按照下面的权利要求和它们的等价物作出定义。
前面较佳实施例的描述的提供是为了使任何本领域熟练人员制造或使用本发明。当本发明参照较好实施例被显示和描述时，在没有偏离本发明的精神和范围的情况下，其中形式和细节方面的各种变化是可以做的，这一点是可以被本领域熟练人员所理解的。
权利要求
1.一种螺旋天线，包括一个基片一个由安置在所述基片上的许多辐射器组成的辐射器部分，其中所述基片被定形使得辐射器成为螺旋状结构，一个与所述辐射器部分相邻的由一个基片组成的馈线部分，一个由安置在所述馈线部分的所述基片上的第一组一个或更多的轨迹和安置在所述辐射器部分的所述基片上的第二组一个或更多的轨迹组成的馈电网络。
2.按照权利要求1的螺旋天线，其特征在于，安置在所述辐射器部分上的由一个或更多的轨迹构成的所述组，被安置在为所述多个辐射器规定的所述辐射器部分的区域。
3.按照权利要求1或2中的螺旋天线，其特征在于，所述辐射器的每一个由接地轨迹组成，其中，安置是在所述辐射器部分的所述馈电网络的由一个或更多的轨迹构成的所述组被安置在所述接地轨迹对面的所述基片上。
4.按照权利要求3的螺旋天线，其特征在于，所述轨迹由铜组成。
5.按照前述任一权利要求的螺旋天线，其特征在于，所述螺旋天线是四线，二线或其他x线的天线。
6.按照前述任一权利要求的螺旋天线，其特征在于，所述辐射器由安置在所述基片上的带段组成。
7.按照前述任一权利要求的螺旋天线，其特征在于，所述基片形成圆柱，圆锥或其他合适的形状。
8.按照前述任一权利要求的螺旋天线，其特征在于，所述辐射器部分由四个安放在所述基片上的辐射器组成，所述馈电网络向所述四个辐射器提供一个90度相位信号。
9.一种馈电网络包括安置在一个天线馈线部分上的第一组一个或更多个轨迹；安置在所述天线辐射器部分上的第二组一个或更多个轨迹。
10.按照权利要求9的馈电网络，其特征在于，安置在所述辐射器部分的所述第二组一个或更多个轨迹被安置在为所述多个辐射器规定的所述辐射器部分的区域。
11.按照权利要求9或10的馈电网络，其特征在于，所述辐射器的每一个由一个接地轨迹组成，其中，安置在所述辐射器部分的所述馈电网络的由一个或多个轨迹构成的组被安置在所述接地轨迹对面的所述基片的表面上。
12.按照权利要求11的反馈网络，其特征在于，所述轨迹由铜组成。
13.按照权利要求9到12的任何一个的馈电网络，其特征在于，所述天线是四线，二线或其他x线的螺旋天线。
14.按照权利要求9到13的任何一个的馈电网络，其特征在于，天线由一个基片组成，并且所述轨迹安置在所述基片上。
15.按照权利要求14的馈电网络，其特征在于，所述基片形成圆柱，圆锥或其他合适的形状。
16.按照权利要求9到15的任一馈电网络，其特征在于，所述天线由四个辐射器组成，并且所述馈电网络向所述四个辐射器提供一个90度相位差的信号。
17.一种双频带螺旋天线，包括由安置在第一天线的第一馈线上的基片的第一面上的第一馈电网络组成的第一天线部分，安置在所述基片第二面上并在所述馈电网络对面的第一接地平面，和第一组安装在所述基片上并从所述馈电网络延伸的一个或多个辐射器；第二组天线由下述两部分组成由安装在第二馈电部分上的所述基片上的第二馈电网络和安装在所述馈电网络对面所述基片上的第二接地平面组成的第二天线部分，第二组安装在所述基片上并从所述馈电网络延伸的一个或多个辐射器；和提供从所述第二天线的辐射器沿第二天线轴流的电流的通道因而使在与轴垂直的方向发射的能量增加的装置，其中，所述第一馈电网络由安置在天线的第一馈电部分的第一组一个或多个轨迹和第二组安置在所述第一天线部分的辐射器部分上的一个或多个轨迹组成，第二馈电网络由第三组安置在所述第二馈电部分上的一个或多个轨迹和第四组安置在所述第二天线部分的辐射器部分上的一个或多个轨迹组成。
18.按照权利要求17的天线，其特征在于，所述第二组安置在所述辐射器部分上的一个或多个轨迹，被安置在规定所述多个辐射器的所述辐射器部分的区域。
19.按照权利要求17或18的天线，其特征在于，辐射器的每一个由一个接地轨迹组成，其中安置在所述辐射器部分的馈电网络的一个或多个轨迹被安置在所述接地轨迹对面的所述基片的表面上。
20.一种天线，其中在一个公共的基片上提供了二组交叉对插的轨迹，该基片形成一个曲面，使得轨迹跟随各自实际上的螺旋形通路，并且馈电网络和一组轨迹的一部分重合。
全文摘要
一种节省面积的网络,结构成使馈电网络(1804,1808)的部分设置在天线(1304,1308)的辐射器部分上,馈电网络的其余部分设置在馈电部分上。由于部分馈电网络设置在辐射器部分上,馈电网络的其余部分仅需很小的区域在馈电部分上。这样,与具有常规馈电网络的天线比较,该天线的馈电部分可以做得更小。较佳地,设置在辐射器部分上的馈电网络的轨迹相对辐射器接地部分设置。如此,辐射器的接地部分作为该部分馈电网络的接地平面。该节省面积的馈电网络可以由许多结构变化的不同类型的天线实施,包括单频带和多频带螺旋天线。与具有常规馈电网络的天线相比,此种结构能减小该天线的总尺寸和馈电中的损耗量。
文档编号H01Q1/38GK1263641SQ98803780
公开日2000年8月16日 申请日期1998年3月25日 优先权日1997年3月27日
发明者D·菲利波维奇, A·塔索地 申请人:夸尔柯姆股份有限公司