微帶貼片天線與印刷四臂螺旋天線的組合應(yīng)用

詹詩(shī)華

摘 要：采用微帶貼片天線與印刷四臂螺旋天線相組合的方式，完成銥星通信和北斗定位通信的功能，通過(guò)特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)二者電氣性能的互補(bǔ)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：微帶貼片天線；印刷四臂螺旋天線

北斗衛(wèi)星、銥星通信都屬與衛(wèi)星信號(hào)，由于傳輸距離遠(yuǎn)、加上電離層的影響，天線的信號(hào)微弱，其極化方式為圓極化，所以采用的天線種類(lèi)多為微帶天線或者印刷螺旋天線，保證天線在上半球面的增益方向圖為半球型形狀，天線的3dB帶寬盡可能的展寬波束，保證天線在各個(gè)角度都能接收到衛(wèi)星的信號(hào)，同時(shí)為了避免天線在安裝過(guò)程中，由于安裝位置的偏差，導(dǎo)致天線可能沒(méi)有水平的方式，較寬的波束能夠保證天線在此種狀況下也能夠良好的接收到衛(wèi)星的信號(hào)。

微帶貼片天線屬于低剖面天線，主要通過(guò)兩層金屬層間的縫隙實(shí)現(xiàn)輻射性能，在天線的中間部分屬于天線的電位零點(diǎn)，在這里增加結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)微帶貼片天線的輻射性能產(chǎn)生影響；通過(guò)仿真、測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在此位置上增加一定高度的金屬件，對(duì)于穩(wěn)定微帶貼片天線的方向圖，避免由于周?chē)饘倜娣瓷涞挠绊懹幸欢ǖ姆e極作用。

在微帶貼片天線的中心位置，增加一個(gè)非金屬的墊圈，在墊圈上面安裝印刷四臂螺旋天線，由于微帶貼片天線的表面是金屬層，所以對(duì)與印刷四臂螺旋天線的輻射性能也有積極的影響，可以展寬印刷四臂螺旋天線的輻射波束。

設(shè)計(jì)過(guò)程中要解決的問(wèn)題：

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)問(wèn)題

為了滿足微帶貼片天線與印刷四臂螺旋天線在結(jié)構(gòu)上安裝緊湊，電氣性能上相互不影響，所以在結(jié)構(gòu)上通過(guò)過(guò)孔進(jìn)行連接，在微帶貼片天線的中心部分做一個(gè)金屬通孔，將印刷四臂螺旋天線的饋電線纜引下去，印刷四臂螺旋天線通過(guò)金屬鉚釘固定在金屬支撐圈上，金屬支撐圈的作用是為了保證印刷四臂螺旋天線的形狀，從而保證天線的輻射性能。金屬支撐圈通過(guò)空閑螺釘與非金屬墊圈連接，實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)。

2 相互耦合影響問(wèn)題

由于微帶貼片天線處于印刷四臂螺旋天線的電氣地的位置，所以不會(huì)對(duì)印刷四臂螺旋天線的輻射性能產(chǎn)生額外的影響。并且由于合適的金屬反射面，對(duì)印刷四臂螺旋天線的輻射波束有展寬的作用。

由于印刷四臂螺旋天線位于微帶貼片天線的電勢(shì)零點(diǎn)的位置，所與不會(huì)為微帶貼片天線的輻射性能產(chǎn)生額外的影響，并且由于印刷四臂螺旋天線金屬圓周表面的原因，對(duì)微帶貼片天線的輻射波束有穩(wěn)定作用。

3 饋電問(wèn)題

為了保證結(jié)構(gòu)與電氣性能的統(tǒng)一，將微帶貼片天線的饋電電路設(shè)計(jì)在微帶貼片天線的背面，采用帶狀線的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)；將印刷四臂螺旋天線的饋電電路設(shè)計(jì)在印刷四臂螺旋天線的圓周上，采用微帶線的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 測(cè)試調(diào)試問(wèn)題

由于采用不同形式的天線來(lái)完成功能，所以在調(diào)試測(cè)試中也是分離進(jìn)行的，包括饋電網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試測(cè)試也是單獨(dú)完成。安裝完成后整體測(cè)量性能。

5 內(nèi)部填充材料的問(wèn)題

由于整體結(jié)構(gòu)有重量要求，所以印刷四臂螺旋天線內(nèi)部采用空氣支撐，后期為了保證印刷四臂螺旋天線的形狀穩(wěn)定，可以在內(nèi)部增加與空氣電磁參數(shù)類(lèi)似的硬質(zhì)泡沫材料，做為支撐。

6 天線罩帶來(lái)的影響

為了保證天線在室外環(huán)境下的使用，采用PC/ABS合金制作天線罩，保證天線的使用環(huán)境，由于PC/ABS合金對(duì)天線電磁性能的影響不大，所以不會(huì)影響天線的輻射性能。