[发明专利]电介质负载四臂天线

说明书

本申请是申请日为2006年3月16日，申请号为200680009308.6的发明专利申请“电介质负载四臂天线”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种在超过200MHz频率上操作的电介质负载天线，主要但非排他地涉及一种利用圆极化电磁辐射进行操作的四臂螺旋天线。

背景技术

英国专利No.2292638、2310543和2367429中公开了电介质负载四臂螺旋天线。根据这些专利的天线已主要用于接收来自全球定位系统(GPS)卫星星座的卫星的圆极化信号，以进行位置确定和导航。GPS是一种窄带服务。存在其他的基于卫星的服务，这些服务需要针对比来自现有天线的可用部分带宽更大的部分带宽的接收或发送装置。

在例如英国专利No.2321785公开的电介质负载环形天线中，可通过如下方式增大带宽：使用相互临近的、大致平行的辐射元件对来取代单独的螺旋辐射元件，所述辐射元件对中的辐射元件以不同的位置连接至链接导体，该链接导体把相对的辐射元件相链接。在英国专利No.2351850公开的另一个变体中，单一的螺旋元件被侧面相对的元件组所取代，每一组具有同延(coextensive)且相互临近的辐射元件对，其形式为具有用于产生相异电长度的不同宽度的平行轨道。对电介质负载双绞环形天线所做的这些变体依靠其不同的谐振耦合模式而获得了带宽方面的优势，所述谐振出现在所需的操作波段内的不同频率上。如果至少一个平行轨道包括具有非平行边沿或不同长度的相对边沿的导电带，如英国专利申请No.2399948A中所公开，则可以获得在带宽方面的进一步扩展。在这些稍后的变体中，与组中其他轨道最远的带的边沿比更接近所述其他轨道的带的边沿更长。实际上，每一组中的第一和第二轨道都可能具有不同长度的边沿，例如对具有形成组的最外沿的边沿的每一个轨道进行配置，使得该最外沿长于轨道的内沿。

通过形成每一个受影响的轨道、使得该轨道的一个边沿在大致其全部辐射长度遵循波状或蜿蜒的路径，从而获得边沿长度的差别。在双绞环形天线中，每一组轨道形成围绕圆柱电介质核心的中心轴的半周。因此，螺旋轨道具有遵循严格的螺旋路径的一个边沿，而另一个边沿遵循以例如正弦图案而偏离严格的螺旋路径的路径。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对圆极化信号的天线，该天线提供了比现有的四臂螺旋天线更大的带宽。

根据本发明的一个方面，提供了一种四臂螺旋天线，包括通常为圆柱电介质底板上的第一和第二对在直径方向上相对的天线元件，每一对中至少一个元件包括一对相互临近、大致平行的导电轨道，所述导电轨道在它们之间限定了沟槽，限定所述沟槽的轨道边沿比各个轨道的另一边沿要长。

本发明的优选实施例采用背射天线(backfire antenna)的形式，所述背射天线具有位于固体电介质天线核心的孔中的轴向馈电线结构，所述固体电介质天线核心由具有大于5的相对介电常数的材料制成。存在4个辐射组合元件，每一个从所述馈电线结构在所述核心的远端面终止处的馈电连接延伸至链接导体，所述链接导体把所述4个组合元件在与所述馈电连接轴向分隔的位置处相互连接。所述链接导体关于所述馈电连接接近地连接至所述馈电线结构。术语“辐射”将被广义地解释，当用于天线元件、轨道或导体时，它是指在所述天线用于发射机时辐射能量的元件、轨道或导体，或当所述天线用于接收机时，它是指从环境吸收能量的元件、轨道或导体。

形成第一对在直径方向上相对的天线元件的组合元件具有比形成第二对的组合元件更短的平均电长度，以在第一和第二对的各个元件中的电流之间产生大致的相位正交性。如传统的四臂天线中那样，在这个相位正交性所产生的工作波段中，天线展现出针对圆极化信号的增大的增益。