[发明专利]拉杆天线组件

说明书

本发明涉及天线，具体来说，涉及拉杆天线。

很早就有拉杆天线，有单极天线和偶极天线，其中形成一个鞭状体的细长导体通过滑动能够伸缩。鞭状体可缩回到一个收缩位置并可伸出到一个工作位置。这些鞭状天线虽然能够紧凑地缩回，但在接收某些类型无线电信号时(例如卫星的信号)仍不理想。

本发明解决了这些和其它问题，这里结合以下附图描述本发明：

图1表示处在伸出位置的一个天线组件的透视图；

图2表示处在缩回位置的一个天线组件的透视图；

图3表示一个天线组件的分解透视图；

图4和7分别表示按第一种结构的天线组件的一个子组件的卷起的和未卷起的视图；

图5和8分别表示按第二种可替换结构的天线组件的一个子组件的卷起的和未卷起的视图；

图6和9分别表示按第三种可替换结构的天线组件的一个子组件的卷起的和未卷起的视图；

图10表示实现图5和8的第二种结构的一个轴承的典型结构。

图1和2表示按照一个优选实施例的拉杆天线组件分别在伸出位置和缩回位置的剖开透视图。两对臂210、220、230和240能够经过一个滑动耦合件向一馈线250发送和接收电磁辐射。该滑动耦合件提供一组激励器273和275，以便耦合到臂上。该激励器组最好是耦合到不平衡同轴馈线250的中央导线的一个带电导体273和耦合到不平衡同轴馈线250的地线的一个接地导体275。带电导体273和接地导体275在伸出位置和缩回位置之间滑动以使天线伸缩。这使带电导体273和接地导体275相对于臂210、220、230和240移动，从而在它们之间实现电磁耦合。

图3表示按一优选实施例的拉杆天线组件的分解视图。两对臂210、220、230和240能够经过一组耦合到馈线250的可滑动的激励器发送和接收电磁辐射。这些臂从天线元件的下端伸到天线元件的上端。两对臂形成两个交叉的环。在该优选实施例中，这些环是扭曲的交叉环，可提供能够处理圆极化的无线电频率能量的四线(quadrifilar)螺旋天线装置。在卫星通信系统中用的就是圆极化的无线电频率能量。

臂210、220、230和240是导电材料，最好是铜或金金属，导电材料是电镀、粘结、或蚀刻到一个细长的电介质管260的外表面263上的。激励器组的带电导体273耦合到不平衡同轴馈线250的中心导线，激励器组的接地导体275耦合到不平衡同轴馈线250的地线。带电导体273和接地导体275可在按可滑动方式设置的轴承283、287、300上相对于臂210、220、230和240滑动。最好，通过带电和接地电容板273和275来提供激励器组的带电和接地导体273和275，以便向这些臂提供主要是电容性的耦合。虽然电刷或电感线圈可代替电容板，但电容板在机械可靠性方面比电刷更优越，电容板在改进封装方面比电感线圈更优越。把带电和接地电容板273和275装配在一个内轴承的对应两半部分283和287之间，以便可在细长电介质管260的内部轴向滑动。这种在伸出和缩回位置之间的滑动相对于这两个臂对210、220、230和240而移动了带电和接地电容板273和275，从而在它们之间实现了电磁耦合。于是，在一个紧凑的结构中，实现了可接收卫星中的那种类型的无线电信号的一个可伸缩的、多臂式天线结构。

带电和接地电容板273和275在沿臂的电气长度的某些位置可最有效的耦合到臂210、220、230和240。在图3的优选实施例中，每个臂对的下端例如在标号235处是短路的。从电的角度来说，沿每个臂在1/4电波长处有一开路，沿臂的电气长度在另一1/4处有另一处短路。在该优选实施例中，在这些电短路位置发生电流最大及电压最小的情况。因此，通过在标号235处使臂产生实际短路，即使不存在任何实际的电短路，也要在臂的直线长度上的1/2波长处发生视在电短路。为了在臂和电容板之间得到最佳的能量耦合，在滑动时，电容板应在短路处附近停止。因此，电容板的最佳伸出和缩回位置沿臂的电长度方向要隔开约1/2波长的距离。但在这两个最佳位置之间，会发生来自于臂的能量耦合和辐射，但这却不是最佳的。因为可接受的无线电性能可能会发生在距另一位置不严格是1/2波长的位置，这是由于阻抗、耦合、和电流分布特性，以及采用拉杆天线的无线电系统在效率方法的要求，故这些位置都是近似的位置。根据天线操作的感兴趣的频率来确定一个波长的电长度，并且，在优选实施例中，感兴趣的频率在1.621GHz附近。一个天线元件的臂的电长度与在一种结构中，例如优选实施例的四线螺旋天线元件中的天线的电长度完全相同。