[其他]对绕天线

说明书

披露一种天线,这种天线在环形面各段上有对绕的绕组,在选定的各段上绕组中有相反方向的电流。披露一种天线,这种天线有一个或多个绝缘导线电路,这些电路的绕组是对绕的,围绕并覆盖一个表面诸如球面,大体球面,多连通面,环形面,或半球面。绝缘导线电路可以构成一个或多个围绕并覆盖此表面的环行导电路径。绕组可以是螺旋图形,大体螺旋图形,部分螺旋图形,周边极向图形,或可以由环形面上带缝隙的导体构成。披露的极性回路绕组是在环形面上有一毂,此环形面有两个导电板,给回路提供电容式馈电,这些回路有选择地连接到一块导电板上。

这是1992年12月15日申请的申请系列号№07/992，970的部分继续申请。

本发明涉及发射天线和接收天线，尤其是，本发明涉及螺旋形绕制的天线。

激发频率下的天线效率与有效电长度直接有关，有效电长度与信号传播速度的关系是通过以下众所周知的公式表示，C为自由空间中的光速，波长λ和频率f：

λ＝C/f

大家知道，天线的电长度应该是带接地面的一个波长，二分之一波长(偶极子)，或四分之一波长，使有效电阻抗减至最小。当这些特征不能符合时，天线阻抗改变了天线和天线馈入线(传输线)上产生的各种驻波，从而增大所有产生能量损耗的驻波比，减少辐射能量。

典型的直鞭状天线(单极子)具有全向竖直极化图形，这种天线在高频，如UHF下尺寸可以做得较小。然而，在低频下尺寸问题就产生了，用于LF和MF波段的天线很长以及天线塔很高。长距离传输质量在较低频段下是有利的，但是，天线，尤其是方向阵列太大，不可能制成小型的手提发射机。即使在高频下，与普通单极天线或偶极天线有相同效率和性能的较小尺寸天线也是很有用的。

多年以来一直在尝试用不同的方法制造带方向特性的小型天线，尤其是有竖直极化的小型天线，我们发现，竖直极化比水平极化有更高的效率(在较长范围)，其理由是，水平极化天线遭受更多的地波损耗。

从方向特性上来讲，一般认为，采用某些天线结构可以消去天线中建立的一个特定极化方向的磁场，同时增强垂直于该磁场方向的电场。此与类似，可以消去电场，同时增强磁场。

等效性原理是电磁学领域内熟知的概念，该原理的内容是，在一给定区域内产生相同场的两个源是等效的，等效性可以在电流源与相应的磁流源之间得到证明。1961年参考书R.F。Harrington“时间谐波电磁场”第3-5节中对此给以说明。在载有线性电流的直线偶极天线单元情况中，等效磁源是一个圆形的磁流方位环。载有电流的螺线管是建立直线磁流一个显而易见的方法。放置在环形面上的电流螺线管是建立所需圆形磁流方位环的一个方法。

环形螺旋形天线是由围绕成环状螺旋形导线构成，其辐射电磁能的特性场图类似于电偶极天线的特性场图，电偶极天线的轴垂直于环状平面并与环状中心同心。相对于自由空间传播速度而言，螺旋形导线的有效传输线阻抗延迟了螺旋状结构周围来自导线馈入点各个波的传播。减低的速度以及该结构中的环流就可能制造这样一种螺旋线天线，其尺寸与相应的共振偶极子(直线天线)大致相同或更小，环状结构设计有低的纵横比，因为环状螺旋形设计的尺寸小于简单的共振偶极子结构，但具有类似的电辐射特性。简单的单相馈电结构的辐射场图与二分之一波长偶极子辐射场图类似，但是其体积要小得多。

就此而论，美国专利4,622,558和4,751,515讨论了环形天线的某些方面，用自共振结构取代普通的直线天线作为制造小型天线的方法，该自共振结构产生的竖直极化辐射在沿地面传播时损耗较少。在低频下，如前所述，自共振竖直线形天线是不切实际的，以上这些专利中所解释的自共振结构避开了体积庞大以及低频下竖直元件电效率低的问题。