詹詩華
摘 要:采用微帶貼片天線與印刷四臂螺旋天線相組合的方式,完成銥星通信和北斗定位通信的功能,通過特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計,實現(xiàn)二者電氣性能的互補優(yōu)化。
關(guān)鍵詞:微帶貼片天線;印刷四臂螺旋天線
北斗衛(wèi)星、銥星通信都屬與衛(wèi)星信號,由于傳輸距離遠(yuǎn)、加上電離層的影響,天線的信號微弱,其極化方式為圓極化,所以采用的天線種類多為微帶天線或者印刷螺旋天線,保證天線在上半球面的增益方向圖為半球型形狀,天線的3dB帶寬盡可能的展寬波束,保證天線在各個角度都能接收到衛(wèi)星的信號,同時為了避免天線在安裝過程中,由于安裝位置的偏差,導(dǎo)致天線可能沒有水平的方式,較寬的波束能夠保證天線在此種狀況下也能夠良好的接收到衛(wèi)星的信號。
微帶貼片天線屬于低剖面天線,主要通過兩層金屬層間的縫隙實現(xiàn)輻射性能,在天線的中間部分屬于天線的電位零點,在這里增加結(jié)構(gòu)不會對微帶貼片天線的輻射性能產(chǎn)生影響;通過仿真、測試發(fā)現(xiàn),在此位置上增加一定高度的金屬件,對于穩(wěn)定微帶貼片天線的方向圖,避免由于周圍金屬面反射的影響有一定的積極作用。
在微帶貼片天線的中心位置,增加一個非金屬的墊圈,在墊圈上面安裝印刷四臂螺旋天線,由于微帶貼片天線的表面是金屬層,所以對與印刷四臂螺旋天線的輻射性能也有積極的影響,可以展寬印刷四臂螺旋天線的輻射波束。
設(shè)計過程中要解決的問題:
1 機(jī)械結(jié)構(gòu)問題
為了滿足微帶貼片天線與印刷四臂螺旋天線在結(jié)構(gòu)上安裝緊湊,電氣性能上相互不影響,所以在結(jié)構(gòu)上通過過孔進(jìn)行連接,在微帶貼片天線的中心部分做一個金屬通孔,將印刷四臂螺旋天線的饋電線纜引下去,印刷四臂螺旋天線通過金屬鉚釘固定在金屬支撐圈上,金屬支撐圈的作用是為了保證印刷四臂螺旋天線的形狀,從而保證天線的輻射性能。金屬支撐圈通過空閑螺釘與非金屬墊圈連接,實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)。
2 相互耦合影響問題
由于微帶貼片天線處于印刷四臂螺旋天線的電氣地的位置,所以不會對印刷四臂螺旋天線的輻射性能產(chǎn)生額外的影響。并且由于合適的金屬反射面,對印刷四臂螺旋天線的輻射波束有展寬的作用。
由于印刷四臂螺旋天線位于微帶貼片天線的電勢零點的位置,所與不會為微帶貼片天線的輻射性能產(chǎn)生額外的影響,并且由于印刷四臂螺旋天線金屬圓周表面的原因,對微帶貼片天線的輻射波束有穩(wěn)定作用。
3 饋電問題
為了保證結(jié)構(gòu)與電氣性能的統(tǒng)一,將微帶貼片天線的饋電電路設(shè)計在微帶貼片天線的背面,采用帶狀線的方式進(jìn)行設(shè)計;將印刷四臂螺旋天線的饋電電路設(shè)計在印刷四臂螺旋天線的圓周上,采用微帶線的方式進(jìn)行設(shè)計。
4 測試調(diào)試問題
由于采用不同形式的天線來完成功能,所以在調(diào)試測試中也是分離進(jìn)行的,包括饋電網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試測試也是單獨完成。安裝完成后整體測量性能。
5 內(nèi)部填充材料的問題
由于整體結(jié)構(gòu)有重量要求,所以印刷四臂螺旋天線內(nèi)部采用空氣支撐,后期為了保證印刷四臂螺旋天線的形狀穩(wěn)定,可以在內(nèi)部增加與空氣電磁參數(shù)類似的硬質(zhì)泡沫材料,做為支撐。
6 天線罩帶來的影響
為了保證天線在室外環(huán)境下的使用,采用PC/ABS合金制作天線罩,保證天線的使用環(huán)境,由于PC/ABS合金對天線電磁性能的影響不大,所以不會影響天線的輻射性能。