专利名称：用于宽带的微型天线馈线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于宽带的微型天线馈线。更具体地，本发明涉及一种用于宽带的微型天线馈线，其中四边形模式天线与十字偶极天线彼此连接。
背景技术：
通常，用于发射和接收C-频带卫星频带信号的ADE卫星天线，通过在焦点位置安装馈线(称为馈电喇叭)来发射和接收卫星信号，在焦点位置处，通过使用具有1.2m以上直径的抛物面，并使无线电波在主焦点模式或卡塞格伦(cassegrain)模式的抛物面上反射来聚集无线电波。由于C-频带的频带使用3.4至6.725GHz的相对低的频率，为了使用于通信的天线具有高增益，需要增加抛物面和馈线的尺寸。此外，为了应用与已知天线相比具有相对较小尺寸的主焦点和卡塞格伦模式天线，需要增加馈线的尺寸。也就是，由于增大了馈线尺寸，当抛物面小时，馈线覆盖抛物面。此外，当使用馈线进行双向通信时，需要提供用于形成偏振波的偏振器以及分离发射和接收频带的偏振波的正交模式转换器。因此，制造和安装过程复杂并且成本高昂。此外，目前已经开发了使用码分多址(CDMA)通信模式的小尺寸线性偏振天线系统。然而，圆偏振天线系统的微型化应该具有宽带特征，例如轴比和增益，并且应该使发射和接收天线之间的干扰最小化。因此，在发展中存在很多限制。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明的目的是提供一种用于宽带的微型天线馈线，其包括同时安装在其上的最小化的发射器TX和接收器RX，并且当实施圆偏振波时具有小尺寸。此外，本发明的另一目的是提供一种用于宽带的微型天线馈线，其具有宽带特性，在该宽带特性中，当利用抛物面连接发射和接收频带时，可获得发射和接收频带。(二)技术方案本发明的优选实施例提供了一种微型宽带天线馈线。该微型宽带天线馈线包括:四边形模式天线；和十字偶极天线，其与四边形模式天线正交安装并辐射与四边形模式天线辐射的电流分布正交的电流分布。此外，微型宽带天线馈线包括:连接至四边形模式天线上或十字偶极天线上的发射电路基片；以及连接至四边形模式天线上或十字偶极天线上的接收电路基片。在这种情况下，发射和接收频带都具有宽带圆偏振特性。这里，四边形模式天线或十字偶极天线共享与装配的抛物面相同的发射/接收焦点和距离。此外，发射电路基片包括发射电路图案基片和发射电路覆盖基片，接收电路基片包括接收电路图案基片和接收电路覆盖基片。
在这种情况下，发射电路图案基片和接收电路图案基片包括:信号输入单元；信号分布和相移单元，其分布信号输入单元产生的信号并且改变相位；第二信号分布单元，其将来自信号分布和相移单元的被分布和相移的信号分布至多个预定的第二角度；第一信号延迟单元，其延迟被分布和相移的信号从而使多个第一角度中的任何一个改变为第三预定角度；以及第二信号延迟单元，其延迟被分布和相移的信号从而使多个第二角度中的任何一个改变为第四预定角度。在这种情况下，信号分布和相移单兀、第一信号分布单兀、第二信号分布单兀、第三信号延迟单元、以及第二信号延迟单元的图案宽度在0.2至0.4mm的范围内。在这种情况下，连接第一信号分布单元或第二信号分布单元和其中一个四边形模式天线的图案长度，与连接第一信号延迟单元或第二信号延迟单元和其中另一个四边形模式天线的图案长度不同，长度差是λ/4。同时，本发明的另一个优选实施例提供了一种微型宽带天线馈线。该微型宽带天线馈线包括:四边形模式天线；十字偶极天线，其与四边形模式天线正交安装并辐射与四边形模式天线福射的电流分布正交的电流分布；连接至四边形模式天线上或十字偶极天线上的发射电路基片；以及连接至四边形模式天线上或十字偶极天线上的接收电路基片；以及紧固单元，其连接接收电路基片和发射电路基片。此外，在微型宽带天线馈线中，发射电路基片包括发射电路图案基片和发射电路覆盖基片，接收电路基片包括接收电路图案基片和接收电路覆盖基片。在这种情况下，紧固单元可以是半刚性电缆，其从外部连接发射电路图案基片和接收电路图案基片。同时，紧固单元可以通过其中的通孔连接发射电路图案基片和接收电路图案基片。这里，四边形模式天线可以是四臂螺旋式天线、四重倒F天线(quadrupleinverted F antenna)和四臂螺旋形天线(quadrifilar spiral antenna)中的任何一种。(三)有益效果根据本发明的优选实施例，因为通过设计为馈电网络PCB，相位可改变0°、90°、180°和270°，所以能够实施圆偏振波。此外，作为本发明的另一效果，由于馈线具有简单结构以及具有低增益，其能够使相互干涉最小化。此外，作为另外的效果，当与抛物面连接时，具有宽带特性，即在3.4至6.725的C-频带内可以获得60%以上的发射/接收频带。
图1是显示根据本发明的一个优选实施例的四边形模式天线和十字偶极天线的电流分布的电流分布图；图2是显示根据本发明另一个优选实施例的四边形模式天线和十字偶极天线的电流分布的电流分布图；图3是根据本发明优选实施例的用于宽带的微型天线馈线10的分解透视图；图4是根据本发明优选实施例的用于宽带的微型天线馈线10的外部透视图5是根据本发明优选实施例的用于宽带的微型天线馈线10的平面图；图6是显不图3中所不的发射电路图案基片120a的后表面的视图；图7是图3中所示的发射电路图案基片120b的馈电网络的框图；图8显示了根据本发明优选实施例的使用半刚性固定结构131a连接发射电路图案基片120a和接收电路图案基片140a的固定结构；图9显示了根据本发明另一个优选实施例的通过使用通孔900而直接连接发射电路图案基片120a和接收电路图案基片140a的固定结构；以及图10显示了一个示例，其中，根据本发明优选实施例的宽带的微型天线馈线10被应用至抛物面1000。
具体实施例方式尽管本发明可以进行各种修改，并且具有多种实施例，在附图中例示了优选的实施例并在详细说明中进行详细描述。然而，本发明不限于具体的实施例，应该理解为包括在本发明精神和范围内的所有变化、等同物和替代。在下述说明书和附图中，相同的附图标记表示相同的元件。例如“第一”、“第二”等术语可被用于描述各种组件，但是组件不应受这些术语的限制。在说明书中描述的术语用于使一个组件与其它组件区别开。例如，在不偏离本发明范围的情况下，第一组件可以称为第二组件。同样地，第二组件可以被称为第一组件。术语“和/或”包括多个术语的组合或多个术语中的任何一个。 需要阐明的是，任何组件被“连接”或“联接”至其它组件，应该理解为该组件可以直接连接或联接至其它组件，但是在其之间可以插入另一个组件。在另一方面，需要阐明的是，任何组件“被直接连接”或“被间接联接”至其它组件，应该理解为在其之间没有另一个组件。在说明书中使用的术语仅用于描述具体实施例，并不旨在限制本发明。单数形式旨在包括复数形式，除非在上下文中明确地另有说明。应进一步理解，在说明书中使用的术语“包括”或“具有”表示存在指明的特征、步骤、操作、组件、部件或其组合，但是不排除存在或增加一个或多个其它特征、数词、步骤、措施、组件、部件或其组合。除非另有说明，应理解，在说明书中使用的所有术语包括技术术语和科学术语，具有与本领域技术人员所理解的含义相同的含义。应该理解，词典定义的术语与现有技术的背景含义相同，并且它们不应该被理想地或过分地在形式上定义，除非在上下文中明确地另有说明。在下文中，参考附图，将详细描述根据本发明优选实施例的用于宽带的微型天线馈线。图1是显示根据本发明优选实施例的四边形模式天线和十字偶极天线的电流分布的电流分布图。参 照图1，四边形模式天线和十字偶极天线在结构上安装成彼此垂直。因此，第一四边形模式天线和第一^h字偶极天线彼此正交，第二四边形模式天线和第二十字偶极天线彼此正交，第三四边形模式天线和第一^h字偶极天线彼此正交，并且第四四边形模式天线和第二十字偶极天线彼此正交。
在这种情况下，配置为给四边形模式天线提供电源的四边形模式天线馈电点I’、2’、3’和4’，以及通过天线馈电点1’、2’、3’和4’由四边形模式天线产生的电流分布1、2、3和4，沿顺时针方向。此外，甚至在十字偶极天线中配置十字偶极天线馈电点5’、6’、7’和8’，以及通过天线馈电点5’、6’、7’和8’由十字偶极天线产生的电流分布5、6、7和8，与由来自发射/接收焦点20的四边形模式天线产生的电流分布1、2、3和4正交。为此，配置四个四边形模式天线和四个十字偶极天线，并且四个十字偶极天线放置在四个四边形模式天线中。图3显示了这种模式。也就是，图4的四边形模式天线IOla至IOld放置在外侧，图4的十字偶极天线110放置在图4的四边形模式天线IOla至IOld内侧。在这种情况下，由配置在内侧的图4的十字偶极天线110产生的频率高于配置在外侧的图4的四边形模式天线IOla至IOld产生的频率。下面，将详细描述图4。因此，如图4所示，由于四边形模式天线的电流分布1、2、3和4与电流分布5、6、7和8彼此正交，可以使发射和接收之间的相互影响最小化，因此增强了绝缘特性。图2是显示根据本发明另一个优选实施例的四边形模式天线和十字偶极天线的电流分布的电流分布图。参照图2，与图1中的图不同，配置为给四边形模式天线提供电源的四边形模式天线馈电点I’、2’、3’和4’，以及四边形模式天线的电流分布1、2、3和4显示为逆时针方向。显然，在图2中，四边形模式天线的电流分布1、2、3和4与十字偶极天线的电流分布5、6、7和8以与图1中相同的方式彼此正交。图3是根据本发明优选实施例的用于宽带的微型天线馈线10的分解透视图。更具体地，图3示出了这样一种情况，即图1中所示的四边形模式天线是四臂螺旋式天线。参照图3，用于宽带的微型天线馈线10包括螺旋形四臂螺旋式天线101a、101b、IOlc和101d，十字形螺旋式天线支架IOOa和IOOb用于固定螺旋形四臂螺旋式天线101a、101b、IOlc和IOld,十字形十字偶极天线110被插入到螺旋式天线支架IOOa和IOOb中，并具有发射电路图案110，发射电路基片120a和120b连接至十字偶极天线110，馈线托架130具有接触接收电路基片120a和120b的一个表面并与抛物面组装，接收电路基片140a和140b接触馈线托架130的另一个表面并与螺旋形四臂螺旋式天线101a、101b、IOlc和IOld组装。螺旋形四臂螺旋式天线101a、101b、IOlc和IOld具有约34mm的螺旋直径，并且转动1.1周时具有约27mm的高度。在每隔90°处，直至360°位置处，安装螺旋形四臂螺旋式天线101a、101b、IOlc和IOld0为此，该螺旋形四臂螺旋式天线101a、101b、IOlc和IOld由四个组成。因此，四臂形螺旋式天线101a、101b、IOlc和IOld被固定至螺旋天线支架IOOa和100b,并且当从平面图观察时类似图5中所示。此外，图5是根据本发明优选实施例的用于宽带的微型天线馈线10的平面图。再次参照图3，在螺旋天线支架IOOa和IOOb中，水平方向的第一螺旋天线支架IOOa和垂直方向的第二螺旋天线支架IOOb以十字形彼此组装。当然，在螺旋天线支架IOOa和IOOb的侧面上以一定间隔设置多个孔(未显示)，并且四臂形螺旋式天线101a、101b、IOlc和IOld插入并固定在这些孔内。当四臂螺旋式天线101a、101b、IOlc和IOld组装时,十字偶极天线110插入并组装到四臂螺旋式天线101a、101b、IOlc和IOld的圆柱体上。十字偶极天线110具有十字形状并且在四个平板上形成发射电路图案。显示了显示十字偶极天线的放大图110-1。参照放大图110-1，显示了四个平板中的一个平板111，并且在平板111上形成发射电路图案111a。当然，在构成十字偶极天线110的所有四个平板上形成发射电路图案11a。十字偶极天线110和四臂螺旋式天线101a、101b、IOlc和IOld被焊接至发射电路图案基片120a上。此外，在图6中，显示了发射电路图案基片120a的后表面。此外，在图7中，显示了发射电路图案基片120a的馈电网络的框图。下面将详细描述图6和图7。再次参照图3，在下部显示了显示发射电路图案基片120a的发射电路图案基片放大横截面视图120a-1。参照放大横截面视图120a_l，发射电路图案基片120a由金属材料(通常使用铜板)制造的第一接地层120-1、第一介电层120-2以及具有介电层120-2的发射电路图案层120-3构成。在下部显示了组装到发射电路图案基片120a上的发射电路覆盖基片120b的发射电路覆盖基片放大横截面视图120b。参照发射电路覆盖基片放大横截面视图120b_l，发射电路覆盖基片120b由接触发射电路图案基片120a的发射电路图案层120-3的第二介电层120-2和用于接地的第二接地层120-1构成。因此，十字偶极天线110和四臂螺旋式天线101a、101b、IOlc和IOld以一定间隔焊接在发射电路图案基片120a的第一接地层120-1上。采用铅焊作为焊接方法。此外，十字偶极天线110和四臂螺旋式天线101a、101b、101c和IOld彼此组装从而形成90°的角度。图4是显示了这种情况的视图。下面将详细描述图4。发射电路覆盖基片120b被组装到馈线托架130上。馈线托架130被组装到抛物面(未显示)上。为此，可以在馈线托架130的拐角处形成用于和抛物面固定的孔(未显示)。馈线托架130通常由铝材料制造，但是不限于此。接触馈线托架130的另一个表面的接收电路覆盖基片140b被组装到馈线托架130的底部。在下部显示了显示接收电路覆盖基片140b的接收电路覆盖基片放大横截面视图140b-l。参照放大横截面视图140b-l，接收电路覆盖基片140b是由金属材料(通常使用铜板)制造的第三接地层140-2和涂覆在第三接地层140-2’上的第三介电层140-1构成。在下部显示了用于组装到接收电路覆盖基片上的接收电路图案基片140a的接收电路图案基片放大横截面视图140a-l。参照发射电路覆盖基片放大横截面视图140a-l，接收电路图案基片140a是由金属材料(通常使用铜板)制造的第四接地层140-1，第四介电层140-2，和具有介电层140-2的接收电路图案层140-3构成。当然，发射电路图案层120-3和接收电路图案层140-3在电路接线方面彼此不同，但是通常具有用于相移的四相移电路图案(未显示)。为方便理解，在图6和图7中显示了发射电路图案基片120a的后表面和前表面。下面将详细描述图6和图7。再次参照图3，组装用于将接收电路图案基片140a和接收电路覆盖基片140b按压固定至馈线托架的按压托架150。当然，可使用圆头螺钉121a至121d和螺母150a至150d来固定和紧固发射电路图案基片120a、发射电路覆盖基片120b、馈线托架130、接收电路覆盖基片140、接收电路图案基片140a、以及按压托架150。然而，仅是为了理解，本发明不限于螺钉-螺母结构模式，可以使用连接器模式等。用于连接发射电路图案基片120a和接收电路图案基片140a与插入在其之间的馈线托架130的紧固件131a至131d以及紧固件131a至131d的端部被分别组装到发射电路图案基片120a和接收电路图案基片140a上。作为紧固件131a至131d，使用具有低信号和/或功率损失的半刚性电缆。图4是根据本发明优选实施例的用于宽带的微型天线馈线10的外部透视图。参照图4，发射电路图案基片120a设置在馈线托架130上，并且十字偶极天线110的平板(图3的Illa)以90°的一定间隔被连接至发射电路图案基片120a上。显然，更具体地，在平板(图3的Illa)上蚀刻和模式化的发射电路图案(图3的111)被焊接至发射电路图案基片120a。此外，螺旋接收天线IOla至IOld以90°间隔设置在发射电路图案基片120a上并焊接至紧固件131a至131d。在图4中显示了焊接点200a和200b。显然，螺旋接收天线IOla至IOld通过第一螺旋天线支架IOOa和第二螺旋天线支架IOOb而被固定和支承。此外，向螺旋接收天线IOla至IOld提供电源的电源馈线(未显示)被安装在发射电路图案120a上。因此，电源馈线(未显示)共享发射电路基片120a和120b以及接收电路基片140a和140b ο图6是显示图3中所示的发射电路图案基片120a的后表面的视图。参照图6，支架凹槽530用于固定作为铜板的图3的螺旋天线支架IOOa和100b，螺旋凹槽610用于紧固图3的圆头螺钉121a至121d，并且通孔620用于连接发射电路图案基片120a和发射电路覆盖基片120b彼此的接地。此外，形成用于连接相移电路图案(未显示)和十字偶极天线110的相移电路图案凹槽600至603。相移电路图案凹槽600至603以90°间隔形成从而实施圆偏振波。此外，相移电路图案凹槽600至603与发射电路图案基片120a的馈电网络框图相关，馈电网络框图显示在图7中。参照图7，在馈电网络框图中，输入单元700输入信号X，信号分布和相移单元710将输入到信号输入单元700中的信号X分布至x/2并且使相位变换至0°和180°，第一信号分布单兀720将被分布和相移的信号x/2分布至x/4,第二信号分布单兀750将来自信号分布和相移单兀710的被分布和相移的信号x/2分布至x/4,第一信号延迟单兀740使被分布至x/4的信号延迟至90°，第二信号分布单元730将来自信号分布和相移单元710的被分布和相移的信号x/2分布至x/4，第二信号延迟单元750使被分布至x/4的信号延迟至90。。通过该结构，与连接在第一信号延迟单元740和第二四边形模式天线IOlb之间的第一图案长度LI相比，连接在第一信号分布单元720和第一四边形模式天线IOla之间的第二图案长度L2相对较小，长度小了 λ/4。显然，与连接在第二信号延迟单元750和第四四边形模式天线IOld之间的第三图案长度L3相比，连接在第二信号分布单元730和第三四边形模式天线IOlc之间的第四图案长度L4相对较大，长度大了 λ/4。这里，在信号分布和相移单兀710、第一信号分布单兀720、第二信号分布单兀730、第一信号延迟单元740以及第二信号延迟单元750中形成的图案宽度在0.3mm±0.1mm的范围内。 通过这种馈电网络结构，在四边形模式天线IOla至IOld中，能够实现在0°、90°、180°和270°处形成的圆偏振模式发射和接收。通过电磁波性质定义偏振，其表示根据无线电波和相对尺寸所观察到的状态方向的暂时变化。也就是，简而言之，偏振表示无线电波的方向。偏振波的类型分为线性偏振(LP)波和圆偏振(CP)波。这里，根据本发明优选实施例的用于宽带的微型天线馈线10使用圆偏振波。圆偏振波表示电场在振荡平面上旋转并具有恒定尺寸的波，并且该波被辐射同时形成圆形轨迹，并且通常在卫星广播模式中使用。此外，根据本发明的优选实施例的无线电波被辐射，同时形成以360°单位切换的正弦波。在正弦波曲线上的波形位置被称为相位。然而，该正弦波的一个周期可被显示为360 (2p)。根据下面的方程式可以获得取决于频率的λ (波长)值，并且波长λ的长度表示在频率时的一个周期(360° )的正弦波长度。
权利要求
1.一种微型宽带天线馈线，其包括: 四边形模式天线；以及 十字偶极天线，其与所述四边形模式天线正交安装，并且辐射与由四边形模式天线辐射的电流分布正交的电流分布。
2.如权利要求1所述的微型宽带天线馈线，其还包括: 发射电路基片，其连接至四边形模式天线或十字偶极天线；和 接收电路基片，其连接至四边形模式天线或十字偶极天线， 其中，发射和接收频带都具有宽带圆偏振特性。
3.如权利要求2所述的微型宽带天线馈线，其特征在于，四边形模式天线或者十字偶极天线共享与组装抛物面相同的发射/接收焦点和距离。
4.如权利要求2所述的微型宽带天线馈线，其特征在于，发射电路基片包括发射电路图案基片和发射电路覆盖基片，接收电路基片包括接收电路图案基片和接收电路覆盖基片， 其中，发射电路图案基片和接收电路图案基片包括: 信号输入单兀； 信号分布和相移单元，其分布由信号输入单元产生的信号并且改变相位； 第二信号分布单元，其将来自信号分布和相移单元的被分布和相移的信号分布至多个预定的第二角度； 第一信号延迟单元，其延迟被分布和相移的信号，从而将多个第一角度中的任何一个改变为第三预定角度；以及 第二信号延迟单元，其延迟被分布和相移的信号，从而将多个第二角度中的任何一个改变为第四预定角度。
5.如权利要求2所述的微型宽带天线馈线，其特征在于，信号分布和相移单元、第一信号分布单元、第二信号分布单元、第一信号延迟单元和第二信号延迟单元的图案宽度在0.2至0.4mm的范围内。
6.如权利要求5所述的微型宽带天线馈线，其特征在于，连接第一信号分布单元或第二信号分布单元与其中一个四边形模式天线的图案长度，不同于连接第一信号延迟单元或第二信号延迟单元与其中另一个四边形模式天线的图案长度，长度差为λ/4。
7.—种微型宽带天线馈线，其包括: 四边形模式天线； 十字偶极天线，其与四边形模式天线正交安装，并且辐射与由四边形模式天线辐射的电流分布正交的电流分布； 发射电路基片，其连接至四边形模式天线或十字偶极天线； 接收电路基片，其连接至四边形模式天线或十字偶极天线；以及 紧固单元，其连接接收电路基片和发射电路基片。
8.如权利要求7所述的微型宽带天线馈线，其特征在于， 发射电路基片包括发射电路图案基片和发射电路覆盖基片，接收电路基片包括接收电路图案基片和接收电路覆盖基片，并且 紧固单元是半刚性电缆，其从外部连接发射电路图案基片和接收电路图案基片。
9.如权利要求7所述的微型宽带天线馈线，其特征在于， 发射电路基片包括发射电路图案基片和发射电路覆盖基片，接收电路基片包括接收电路图案基片和接收电路覆盖基片；并且 紧固件通过其中的通孔连接发射电路图案基片和接收电路图案基片。
10.如权利要求1-7中任意 一项所述的微型宽带天线馈线，其特征在于，四边形模式天线是四臂螺旋式天线、四重倒F天线(quadruple inverted F antenna)以及四臂螺旋形天线(quadrifilar spiral antenna)中的任意一种。
全文摘要
本发明涉及一种微型宽带天线馈线，并且更具体地涉及一种微型宽带天线馈线，其中，四边形模式天线和十字偶极天线彼此连接。该微型宽带天线馈线包括四边形模式天线；以及十字偶极天线，其与四边形模式天线正交安装，并且辐射与由四边形模式天线辐射的电流分布正交的电流分布。根据本发明的优选实施例，通过设计为馈电网络PCB，相位可改变为0°、90°、180°和270°，从而能够实施圆偏振波。
文档编号H01Q5/01GK103190033SQ201080069853
公开日2013年7月3日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年10月28日
发明者朴赞九, 李骏熙 申请人:Wiworld 株式会社