微带贴片天线与印刷四臂螺旋天线的组合应用

詹诗华

摘 要：采用微带贴片天线与印刷四臂螺旋天线相组合的方式，完成铱星通信和北斗定位通信的功能，通过特殊机械结构的设计，实现二者电气性能的互补优化。

关键词：微带贴片天线；印刷四臂螺旋天线

北斗卫星、铱星通信都属与卫星信号，由于传输距离远、加上电离层的影响，天线的信号微弱，其极化方式为圆极化，所以采用的天线种类多为微带天线或者印刷螺旋天线，保证天线在上半球面的增益方向图为半球型形状，天线的3dB带宽尽可能的展宽波束，保证天线在各个角度都能接收到卫星的信号，同时为了避免天线在安装过程中，由于安装位置的偏差，导致天线可能没有水平的方式，较宽的波束能够保证天线在此种状况下也能够良好的接收到卫星的信号。

微带贴片天线属于低剖面天线，主要通过两层金属层间的缝隙实现辐射性能，在天线的中间部分属于天线的电位零点，在这里增加结构不会对微带贴片天线的辐射性能产生影响；通过仿真、测试发现，在此位置上增加一定高度的金属件，对于稳定微带贴片天线的方向图，避免由于周围金属面反射的影响有一定的积极作用。

在微带贴片天线的中心位置，增加一个非金属的垫圈，在垫圈上面安装印刷四臂螺旋天线，由于微带贴片天线的表面是金属层，所以对与印刷四臂螺旋天线的辐射性能也有积极的影响，可以展宽印刷四臂螺旋天线的辐射波束。

设计过程中要解决的问题：

1 机械结构问题

为了满足微带贴片天线与印刷四臂螺旋天线在结构上安装紧凑，电气性能上相互不影响，所以在结构上通过过孔进行连接，在微带贴片天线的中心部分做一个金属通孔，将印刷四臂螺旋天线的馈电线缆引下去，印刷四臂螺旋天线通过金属铆钉固定在金属支撑圈上，金属支撑圈的作用是为了保证印刷四臂螺旋天线的形状，从而保证天线的辐射性能。金属支撑圈通过空闲螺钉与非金属垫圈连接，实现整体结构。

2 相互耦合影响问题

由于微带贴片天线处于印刷四臂螺旋天线的电气地的位置，所以不会对印刷四臂螺旋天線的辐射性能产生额外的影响。并且由于合适的金属反射面，对印刷四臂螺旋天线的辐射波束有展宽的作用。

由于印刷四臂螺旋天线位于微带贴片天线的电势零点的位置，所与不会为微带贴片天线的辐射性能产生额外的影响，并且由于印刷四臂螺旋天线金属圆周表面的原因，对微带贴片天线的辐射波束有稳定作用。

3 馈电问题

为了保证结构与电气性能的统一，将微带贴片天线的馈电电路设计在微带贴片天线的背面，采用带状线的方式进行设计；将印刷四臂螺旋天线的馈电电路设计在印刷四臂螺旋天线的圆周上，采用微带线的方式进行设计。

4 测试调试问题

由于采用不同形式的天线来完成功能，所以在调试测试中也是分离进行的，包括馈电网络的调试测试也是单独完成。安装完成后整体测量性能。

5 内部填充材料的问题

由于整体结构有重量要求，所以印刷四臂螺旋天线内部采用空气支撑，后期为了保证印刷四臂螺旋天线的形状稳定，可以在内部增加与空气电磁参数类似的硬质泡沫材料，做为支撑。

6 天线罩带来的影响

为了保证天线在室外环境下的使用，采用PC/ABS合金制作天线罩，保证天线的使用环境，由于PC/ABS合金对天线电磁性能的影响不大，所以不会影响天线的辐射性能。