一种小型化的扼流圈天线的制作方法

本实用新型涉及天线技术领域，具体涉及一种小型化的扼流圈天线。

背景技术：

随着卫星导航系统和卫星导航天线的发展与卫星定位技术的完善，卫星定位天线的定位精度正在不断提高，但是在目前天线定位过程中，诸如多径干扰、天线相位中心不稳定等影响天线定位精度的因素仍然存在，并且已经成为影响天线定位精度的主要原因。

在无线通信领域，多径干扰指无线电信号从发射天线经过多个路径抵达接收天线的传播现象。大气层对电波的散射、电离层对电波的反射和折射，以及山峦、建筑等地表物体对电波的反射，这些多径信号相对于直达信号有一定的延迟，并且其幅度有可能增加也有可能减少。当多径信号和直达信号同事进入接收机时，其幅度和相位关系会相互叠加，可能造成伪距测量和载波相位测量出现误差和畸变，降低测距或者定位的精度，从而导致最后接收天线接收到的信号具有不完整性和失真性，这就称为多径干扰。

目前削弱多径干扰的具体方法主要有三种：选择合适的接收环境、采用带有多径消除技术的接收机、采用具有多径抑制效应功能的天线等。当多径信号的延迟较大时，采用具有多径消除技术的接收机可以消除误差；但是当延迟较小时，接收机就很难消除该误差，此时可以采用具有多径抑制效应的天线，扼流圈天线就是具备多径抑制效应的一种天线，它可以明显减轻来自地面和低仰角散射体的多径信号，从而有效减轻多径干扰效应。扼流圈结构往往通过若干个具有一定深度的同心圆槽组成的基底结构来充当天线接地板，同心圆槽的数量一般为三到五个，槽深通常为四分之一波长左右，以使扼流圈表面呈现高阻抗特性，防止在其上形成表面波，从而改变天线的增益分布，降低天线后向增益和低仰角增益，达到抑制多径效应的作用。

在当今系统集成度越来越高、越来越复杂的形势下，扼流圈天线相对尺寸越小越利于集成，越利于提高性能。但现有的扼流圈往往天线外围还需围绕谐振腔或者扼流环，都有几何尺寸大(直径300mm以上)、重量重(6-10kg)、不方便携带和运输等缺点。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是针对背景技术中的不足，提供一种可以解决的小型化的扼流圈天线。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种小型化的扼流圈天线，包括馈电部和辐射部，所述馈电部与辐射部设置于两个平行的平面结构上；所述馈电部包括四组馈电结构，四组所述馈电结构呈中心对称分布，并且相邻的馈电结构相位差为90°；所述辐射部包括四组辐射臂，四组所述辐射臂呈中心对称分布，各所述辐射臂均为阿基米德螺旋线结构；每组馈电结构为一组辐射臂耦合馈电。

进一步地，所述馈电部设置在第一线路板上，所述馈电部为第一线路板上的金属线路结构；所述辐射部设置在第二线路板上，所述辐射部为第二线路板上的金属线路结构。

进一步地，所述第一线路板为方形结构，并且方形结构的第一线路板四周中心对称分布四个螺旋外牙结构，每组所述馈电结构设置在一个螺旋外牙结构上。

进一步地，各所述馈电结构包括第一激励面、第二激励面和第三激励面，所述第一激励面设置在螺旋外牙结构末端，所述第二激励面设置在螺旋外牙结构内侧，所述第三激励面为从螺旋外牙结构内侧伸出的金属片；所述辐射臂位于第一激励面、第二激励面和第三激励面下方。

进一步地，所述辐射臂末端分成第一子臂和第二子臂，所述第一子臂位于第二子臂外侧，且所述第一子臂的长度比第二子臂长。

进一步地，所述辐射臂从靠近第一线路板下方的位置引出，在螺旋外牙结构内侧经两次弯折后开始形成螺旋线。

本实用新型实现的有益效果主要有以下几点：四组阿基米德螺旋线结构的辐射臂通过四组相位差为90°的馈电结构耦合馈电，形成一个圆极化天线；并且四组阿基米德螺旋线结构的辐射臂依次从内到外呈螺旋形排布，可以减小空间的占用，从而减小扼流圈天线外形几何尺寸，方便运输、携带和安装；同时，该天线还具备抗多径干扰的能力，作为北斗定位天线式可以高精度定位。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中小型化的扼流圈天线俯视的线路结构示意图；

图2为本实用新型实施例一中小型化的扼流圈天线的第一线路板俯视的线路结构示意图；

图3为本实用新型实施例一中小型化的扼流圈天线的第二线路板俯视的线路结构示意图；

图4为本实用新型实施例一中小型化的扼流圈天线利用hfss仿真软件的smith圆图。

图5为本实用新型实施例一中小型化的扼流圈天线利用hfss仿真软件的回波损耗图。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知部及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步详细描述。

实施例一

参阅图1~3，一种小型化的扼流圈天线，包括馈电部1和辐射部2，馈电部1为辐射部2馈电，辐射部2可以将无线信号辐射出去或者接受外界的无线信号。所述馈电部1与辐射部2设置于两个平行的平面结构上，例如馈电部1与辐射部2分别设置在一个线路板上，两个线路板叠放在一起，也可以将馈电部1与辐射部2设置于一个双层线路板的两个线路面上。所述馈电部1包括四组馈电结构11，四组所述馈电结构11呈中心对称分布，并且相邻的馈电结构11相位差为90°，90°的相位差可以通过电桥产生，也可以通过功分器产生。所述辐射部2包括四组辐射臂21，四组所述辐射臂21呈中心对称分布，各所述辐射臂21均为阿基米德螺旋线结构，阿基米德螺旋线结构外形接近圆盘状的蚊香，因而也称之为蚊香型圆槽的扼流圈天线。每组馈电结构11与一组对应的辐射臂21不直接电连接，而是通过耦合的方式馈电。由此四组阿基米德螺旋线结构的辐射臂21通过四组相位差为90°的馈电结构11耦合馈电，形成一个圆极化天线；并且四组阿基米德螺旋线结构的辐射臂21依次从内到外呈螺旋形排布，可以减小空间的占用，从而减小扼流圈天线外形几何尺寸，方便运输、携带和安装。同时，该天线还具备抗多径干扰的能力，作为北斗定位天线式可以高精度定位。

参阅图1~3，本实施例中的馈电部1和辐射部2分别设置在一个线路板上，所述馈电部1设置在第一线路板3上，所述馈电部1为第一线路板3上的金属线路结构；所述辐射部2设置在第二线路板4上，所述辐射部2为第二线路板4上的金属线路结构。第一线路板3固定在第二线路板4上，可以通过螺钉螺接固定在一起。辐射臂21的起始端与馈电结构11相对，通过馈电结构11来为辐射臂21馈电，馈电结构11通过馈电部1上设置的馈源12来馈电。第一线路板3和第二线路板4的材料可以选取厚度为1mm、εr=2.65的高频板材料作为介质基板。

参阅图1和2，所述第一线路板3为方形的线路板结构，大小可以设置为11mm×11mm，方形结构的第一线路板3四周中心对称分布四个螺旋外牙结构31，大小可以设置为9mm×6mm，每组所述馈电结构11设置在一个螺旋外牙结构31上，馈源12设置在方形的线路板结构的中间位置。

参阅图1和2，为了更好的为各个辐射臂21进行耦合馈电，各所述馈电结构11包括第一激励面111、第二激励面112和第三激励面113，所述第一激励面111设置在螺旋外牙结构31末端，所述第二激励面112设置在螺旋外牙结构31内侧，所述第三激励面113为从螺旋外牙结构31内侧伸出的金属片，金属片焊接在螺旋外牙结构31的线路上，第一激励面111、第二激励面112和第三激励面113均通过线路连接至馈源12上，从而通过第一激励面111、第二激励面112和第三激励面113形成耦合馈电结构，作为馈电结构11为各个辐射臂21馈电，所述辐射臂21位于第一激励面111、第二激励面112和第三激励面113形成的耦合馈电结构下方。

参阅图1和图3，所述辐射臂21末端分成第一子臂211和第二子臂212，所述第一子臂211位于第二子臂212外侧，且所述第一子臂211的长度比第二子臂212长。将辐射臂21末端分成第一子臂211和第二子臂212，而且第一子臂211的长度比第二子臂212长，从而第一子臂211可以与内侧的相邻辐射臂21形成一个长缝隙，第二子臂212可以与内侧的相邻辐射臂21形成一个短缝隙，短缝隙和长缝隙分别控制高频和低频的阻抗匹配，使天线具备多频工作能力。通过耦合馈电的方式在母缝隙延伸出两条子缝隙以延长电流路径，通过改变激励的本征模式实现天线的小型化。短缝隙和长缝隙的周长一般限定在中心频率的1.0～1.5波长。小型化扼流圈天线的辐射臂21最好采用圆槽技术，将辐射臂21设置在第二线路板4上的环形槽内。

参阅图1和3，所述辐射臂21从靠近第一线路板3下方的位置引出，在螺旋外牙结构31内侧经两次弯折后开始形成螺旋线。

阿基米德螺旋线的平面笛卡尔坐标（即二维直角坐标系）方程式为：

x=（α+βθ）cos（θ）

y=（α+βθ）sin（θ）

本天线在设计时参照阿基米德螺旋线公式进行设计，选择如下使用公式：

x1=(r1-w+a*_t)*cos(_t)x2=(r1+a1*_t)*cos(_t)

y2=-(r1+a1*_t)*sin(_t))y2=-(r1-w+a*_t)*sin(_t)

其中r1控制两条组合在一起的阿基米德螺旋线与下一圈组合在一起的阿基米德螺旋线的间距，a表示低频半径，a1表示高频半径，w表示初始两条螺旋线之间的间距，通过规定_t的初始值和终止值来确定缝隙的长度，一般初始值选择0，终止值视情况而定，上述四个公式是母螺旋缝隙的设计公式，后续设计控制高频的螺旋缝隙时公式中的a用a1代替，设计控制低频的螺旋缝隙时公式中的a1用a代替。

图4为本实用新型实施例一中小型化的扼流圈天线利用hfss仿真软件的smith圆图，可以看出天线的谐振点基本处于b1，b3频段附近，可以作为北斗天线使用。图5为本实用新型实施例一中小型化的扼流圈天线利用hfss仿真软件的回波损耗图，对应频率基本处于50欧姆阻抗匹配点附近，符合设计要求。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。