微帶貼片天線與印刷四臂螺旋天線的組合應用

詹詩華

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，通過特殊機械結構的設計，實現二者電氣性能的互補優化。

關鍵詞：微帶貼片天線；印刷四臂螺旋天線

北斗衛星、銥星通信都屬與衛星信號，由于傳輸距離遠、加上電離層的影響，天線的信號微弱，其極化方式為圓極化，所以采用的天線種類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，保證天線在各個角度都能接收到衛星的信號，同時為了避免天線在安裝過程中，由于安裝位置的偏差，導致天線可能沒有水平的方式，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星的信號。

微帶貼片天線屬于低剖面天線，主要通過兩層金屬層間的縫隙實現輻射性能，在天線的中間部分屬于天線的電位零點，在這里增加結構不會對微帶貼片天線的輻射性能產生影響；通過仿真、測試發現，在此位置上增加一定高度的金屬件，對于穩定微帶貼片天線的方向圖，避免由于周圍金屬面反射的影響有一定的積極作用。

在微帶貼片天線的中心位置，增加一個非金屬的墊圈，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。

設計過程中要解決的問題：

1 機械結構問題

為了滿足微帶貼片天線與印刷四臂螺旋天線在結構上安裝緊湊，電氣性能上相互不影響，所以在結構上通過過孔進行連接，在微帶貼片天線的中心部分做一個金屬通孔，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。金屬支撐圈通過空閑螺釘與非金屬墊圈連接，實現整體結構。

2 相互耦合影響問題

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，所以不會對印刷四臂螺旋天線的輻射性能產生額外的影響。并且由于合適的金屬反射面，對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零點的位置，所與不會為微帶貼片天線的輻射性能產生額外的影響，并且由于印刷四臂螺旋天線金屬圓周表面的原因，對微帶貼片天線的輻射波束有穩定作用。

3 饋電問題

為了保證結構與電氣性能的統一，將微帶貼片天線的饋電電路設計在微帶貼片天線的背面，采用帶狀線的方式進行設計；將印刷四臂螺旋天線的饋電電路設計在印刷四臂螺旋天線的圓周上，采用微帶線的方式進行設計。

4 測試調試問題

由于采用不同形式的天線來完成功能，所以在調試測試中也是分離進行的，包括饋電網絡的調試測試也是單獨完成。安裝完成后整體測量性能。

5 內部填充材料的問題

由于整體結構有重量要求，所以印刷四臂螺旋天線內部采用空氣支撐，后期為了保證印刷四臂螺旋天線的形狀穩定，可以在內部增加與空氣電磁參數類似的硬質泡沫材料，做為支撐。

6 天線罩帶來的影響

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