[发明专利]一种多频宽带四臂螺旋天线

说明书

一种多频宽带四臂螺旋天线，包括四臂螺旋天线和一分四馈电网络，所述四臂螺旋天线包括低介电常数的空心柱体以及缠绕在所述空心柱体上的4组螺旋臂，所述4组螺旋臂分别对应于各自的工作频段，所述一分四馈电网络具有介质基板，所述介质基板的上表面和下表面分别设置有一分二功分移相器，其中2组螺旋臂与上层一分二功分移相器相连接，另外2组螺旋臂与下层一分二功分移相器相连接，以在进行功率分配的同时使与所述4组螺旋臂相连的4个输出端口的相位相差90度，从而实现圆极化。该多频宽带四臂螺旋天线具有多频段、宽频带以及高增益等优点。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种用于北斗导航设备的多频宽带四臂螺旋天线。

背景技术

全球定位系统(Global Positioning System,GPS)为当今世界使用最为广泛的卫星导航定位系统，主要应用与导航、测绘、监测、授时和通信等，为人们的生活出行提供极大便利。除了北斗系统外，目前其他主流的卫星导航定位系统还包括俄罗斯的GLONASS系统，欧洲的伽利略系统以及美国的GPS系统等。

目前用于北斗卫星导航系统的天线主要包括微带天线和四臂螺旋天线。相比于微带天线，四臂螺旋天线具有心型方向图、良好前后比和宽波束等优点。北斗系统主要有三个频段，包括B1-2(1589.742MHz)、B3(1268.52MHz)以及B2I(1207.14MHz)频段，GPS系统主要有三个频段，包括L1(1575MHz)、L2(1227MHz)以及L5(1176MHz)频段，因此，四臂螺旋天线还需具有多频和宽带特性。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的主要目的在于弥补传统用于GPS的天线在多频和宽带特性上的不足，提供一种多频宽带四臂螺旋天线。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多频宽带四臂螺旋天线，包括四臂螺旋天线和一分四馈电网络，所述四臂螺旋天线包括低介电常数的空心柱体以及缠绕在所述空心柱体上的4组螺旋臂，所述低介电常数的范围在2.7～3.1，所述4组螺旋臂分别对应于各自的工作频段，所述一分四馈电网络具有介质基板，所述介质基板的上表面和下表面分别设置有一分二功分移相器，其中2组螺旋臂与上层一分二功分移相器相连接，另外2组螺旋臂与下层一分二功分移相器相连接，以在进行功率分配的同时使与所述4组螺旋臂相连的4个输出端口的相位相差90度，从而实现圆极化。

进一步地，所述介质基板包括两层介质基板，所述两层介质基板中的上层介质基板的上表面和下层介质基板的下表面分别设置有一分二功分移相器，所述两层介质基板之间设置有共用地板。

进一步地，还包括用于馈电的同轴线，所述同轴线的内芯连接上层一分二功分移相器，所述同轴线的外导体连接下层一分二功分移相器，从而实现180度相移。

进一步地，每组螺旋臂均包括两个长度不同的弯折枝节，分别对应于天线不同的工作频段。

进一步地，所述两个长度不同的弯折枝节中的长枝节对应GPS系统的L2和L5低频段，短枝节对应GPS系统的L1高频段。

进一步地，所述空心柱体为空心圆柱体，每组螺旋臂的高度与所述空心圆柱体的高度一致，且相邻组螺旋臂的间距为空心圆柱体的底面周长的1/4。

进一步地，所述空心圆柱体的外径与所述一分二功分移相器的直径相等。

进一步地，所述一分二功分移相器为一分二威尔金森功分移相器，包括功分器、隔离电阻和移相器，所述隔离电阻连接所述功分器和所述移相器，所述移相器使两个输出端口的路程差为1/4波长，从而实现90度相移。

进一步地，所述共用地板开两个通槽，所述另外2组螺旋臂通过所述两个通槽与下层一分二功分移相器相连接。