CN108281785A - 一种移动卫星通信手持终端天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动卫星通信手持终端天线，涉及卫星通信技术领域。该移动卫星通信手持终端天线包括薄膜介质筒体、馈电网络和四组天线；任一组天线包括主辐射臂和副辐射臂，主辐射臂和副辐射臂相互平行且上端相互连接；四组天线等距平行地螺旋绕制于薄膜介质筒体的外侧壁；馈电网络呈扁平状，水平设置于薄膜介质筒体的下端；四个主辐射臂通过馈电网络连接手持终端的射频电路，四个副辐射臂通过馈电网络接地。本发明的手持终端天线，设置了相互平行的主辐射臂和副辐射臂，增加了天线的带宽；将四组天线螺旋绕制在薄膜介质筒体外壁，在控制了设备的体积和重量的前提下，大大降低天线介质的损耗，提高了天线增益。

Description

一种移动卫星通信手持终端天线

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种移动卫星通信手持终端天线。

背景技术

天通一号01星是由航天科技集团公司五院负责研制的我国首颗移动通信卫星，也被誉为“中国版的海事卫星”，其成功发射标志着我国进入到了卫星移动通信的手机时代，填补了国内空白，具有重要的里程碑意义。

用于与移动卫星通信的手持终端，要求手持终端的天线具有一定的增益和波束要求，普通尺寸的手机天线普遍无法满足上述要求。另外，为了满足特定增益和波束要求以及终端用户的使用，手持终端还应该具备重量轻、体积小、可集成、低成本等特点。

传统的手持终端天线设计，一般使用的是介质陶瓷天线和薄膜天线两种主流卫星通信天线。为了有效实现移动卫星通信天线所需求的增益高波束宽等特点，介质陶瓷天线和薄膜天线均采用四臂螺旋的天线形式，其中，介质陶瓷天线的四臂螺旋天线虽然实现了体积小巧的目的，却无法保证质量轻、高带宽的效果；而现有的薄膜天线中，四臂螺旋天线一般做成双频以满足收发频段共用要求，难以实现高带宽和宽波束的效果。

所以，如何改进手持终端天线的结构设计，在满足天线体积小、重量轻、集成度高的前提下，实现天线通信的高带宽、高增益和宽波束是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动卫星通信手持终端天线，以解决现有技术中的移动卫星通信手持终端天线无法同时保证设备在重量轻、体积小、集成度高的前提下具有高带宽、高增益和宽波束等效果的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种移动卫星通信手持终端天线，包括薄膜介质筒体、馈电网络和四组天线；任一组所述天线包括主辐射臂和副辐射臂，所述主辐射臂和所述副辐射臂相互平行且上端相互连接；四组所述天线等距平行地螺旋绕制于所述薄膜介质筒体的外侧壁；所述馈电网络呈扁平状，水平设置于所述薄膜介质筒体的下端；四个所述主辐射臂通过所述馈电网络连接手持终端的射频电路，四个所述副辐射臂通过所述馈电网络接地。

进一步，所述主辐射臂的宽度大于或者等于所述副辐射臂的宽度。该技术方案的技术效果在于：主辐射臂用于实现对天线馈电，而副辐射臂用于对天线带宽进行拓展。故起主要馈电匹配作用的主辐射臂宽度较大。

进一步，四组所述天线均由金属铜箔层蚀刻而成。该技术方案的技术效果在于：金属铜箔层蚀刻而成的天线在保证天线通信性能的前提下，减轻了天线的重量、加快了天线的制作效率。由于金属蚀刻工艺水平提高，减小了天线加工误差，也提高了天线效率。

进一步，所述薄膜介质筒体由薄膜介质材料卷曲成型。该技术方案的技术效果在于：薄膜介质材料卷曲成型简单快捷、重量轻体积小，有利于天线的小型化和集成化。

进一步，所述馈电网络包括PCB基板、陶瓷电桥、射频连接器和接地板；所述陶瓷电桥位于所述PCB基板上表面，设置有四个馈电端口；四个所述馈电端口周向均匀设置于所述PCB基板的边缘，分别与四个所述主辐射臂的下端连接；所述PCB基板的下端面设置射频连接器，与所述陶瓷电桥电连接；所述接地板设置于所述PCB基板的下端面，与四个所述副辐射臂的下端连接。该技术方案的技术效果在于：四个馈电端口周向均匀设置，使得与馈电端口连接的四条螺旋臂形成0°、90°、180°、270°相位差的馈电网络，实现圆极化馈电；陶瓷电桥通过射频连接器与手持设备的射频电路实现连接。

进一步，所述天线的螺旋仰角为60°。该技术方案的技术效果在于：通过四个天线进行背射膜辐射，在天线的螺旋仰角为60°左右时，能够实现背射模式下最佳波束宽度的要求。

本发明的有益效果是：

1、移动卫星通信手持终端天线采用相互平行的主辐射臂和副辐射臂的设计结构，增加了天线的带宽。

2、移动卫星通信手持终端天线通过将四组天线螺旋线印制在薄膜介质筒体外壁，在控制了设备的体积和重量的前提下，大大降低天线介质的损耗，提高了天线增益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的移动卫星通信手持终端天线的外观示意图；

图2为本发明实施例提供的移动卫星通信手持终端天线的薄膜介质筒体的平面结构图；

图3为本发明实施例提供的移动卫星通信手持终端天线的馈电网络的俯视图；

图4为本发明实施例提供的移动卫星通信手持终端天线的馈电网络的仰视图；

图5为本发明实施例提供的移动卫星通信手持终端天线的天线辐射图。

附图标记：

1-薄膜介质筒体； 2-馈电网络； 3-主辐射臂；

4-副辐射臂； 5-馈电端口； 6-射频连接器；

7-PCB基板； 8-陶瓷电桥； 9-接地板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有技术说明：

天通一号01星是由航天科技集团公司五院负责研制的我国首颗移动通信卫星，也被誉为“中国版的海事卫星”，其成功发射标志着我国进入到了卫星移动通信的手机时代，填补了国内空白，具有重要的里程碑意义。

用于与移动卫星通信的手持终端，要求手持终端的天线具有一定的增益和波束要求，普通尺寸的手机天线普遍无法满足上述要求。另外，为了满足特定增益和波束要求以及终端用户的使用，手持终端还应该具备重量轻、体积小、可集成、低成本等特点。

传统的手持终端天线设计，一般使用的是介质陶瓷天线和薄膜天线两种主流卫星通信天线。为了有效实现移动卫星通信天线所需求的增益高波束宽等特点，介质陶瓷天线和薄膜天线均采用四臂螺旋的天线形式，其中，介质陶瓷天线的四臂螺旋天线虽然实现了体积小巧的目的，却无法保证质量轻、高带宽的效果；而现有的薄膜天线中，四臂螺旋天线一般做成双频以满足收发频段共用要求，难以实现高带宽和宽波束的效果。

所以，如何改进手持终端天线的结构设计，在满足天线体积小、重量轻、集成度高的前提下，实现天线通信的高带宽、高增益和宽波束是本领域技术人员亟待解决的问题。

本发明具体实施例：

本实施例提供了一种移动卫星通信手持终端天线，其中：图1为本发明实施例提供的移动卫星通信手持终端天线的外观示意图；图2为本发明实施例提供的移动卫星通信手持终端天线的薄膜介质筒体的平面结构图。如图1、2所示，移动卫星通信手持终端天线包括薄膜介质筒体1、馈电网络2和四组天线；任一组天线包括主辐射臂3和副辐射臂4，主辐射臂3和副辐射臂4相互平行且上端相互连接；四组天线等距平行地螺旋绕制于薄膜介质筒体1的外侧壁；馈电网络2呈扁平状，水平设置于薄膜介质筒体1的下端；四个主辐射臂3通过馈电网络2连接手持终端的射频电路，四个副辐射臂4通过馈电网络2接地。

本发明提供的移动卫星通信手持终端天线，能够较好地解决现有技术中的移动卫星通信手持终端天线无法同时保证设备在重量轻、体积小、集成度高的前提下具有高带宽、高增益和宽波束等效果的问题：首先，移动卫星通信手持终端天线采用相互平行的主辐射臂3和副辐射臂4的设计结构，增加了天线的带宽；其次，移动卫星通信手持终端天线通过将四组天线螺旋绕制在薄膜介质筒体1外壁，在控制了设备的体积和重量的前提下，大大降低天线介质的损耗，提高了天线增益。

在上述实施例的基础上，如图1、2所示，进一步地，主辐射臂3的宽度大于或者等于副辐射臂4的宽度。该结构设计的手持终端天线中，由于主辐射臂3用于实现对天线馈电，而副辐射臂4用于对天线带宽进行拓展。故起主要馈电匹配作用的主辐射臂3宽度较大。

在上述实施例的基础上，如图1、2所示，进一步地，四组天线均由金属铜箔层蚀刻而成。该结构设计的手持终端天线中，金属铜箔层蚀刻而成的天线在保证天线信号通信的前提下，减轻了天线的重量、加快了天线的制作效率。由于金属蚀刻工艺水平提高，减小了天线加工的误差，从而提高了天线效率。

在上述实施例的基础上，如图1、2所示，进一步地，薄膜介质筒体1由薄膜介质材料卷曲成型。该结构设计的手持终端天线中，薄膜介质材料卷曲成型简单快捷、重量轻体积小，有利于天线的小型化和集成化。

图3为本发明实施例提供的移动卫星通信手持终端天线的馈电网络的俯视图；图4为本发明实施例提供的移动卫星通信手持终端天线的馈电网络的仰视图。

在上述实施例的基础上，如图3、4所示，进一步地，馈电网络2包括PCB基板7、陶瓷电桥8、射频连接器6和接地板9；陶瓷电桥8位于PCB基板7上表面，设置有四个馈电端口5；四个馈电端口5周向均匀设置于PCB基板7的边缘，分别与四个主辐射臂3的下端连接；PCB基板7的下表面设置射频连接器6，与陶瓷电桥8电连接；接地板9设置于PCB基板7的下表面，与四个副辐射臂4的下端连接。该结构设计的手持终端天线中，四个馈电端口5周向均匀设置，使得与馈电端口5连接的四条螺旋臂形成0°、90°、180°、270°相位差的馈电网络2，实现圆极化馈电；陶瓷电桥8通过射频连接器6与手持设备的射频电路实现连接。

图5为本发明实施例提供的移动卫星通信手持终端天线的天线辐射图。在上述实施例的基础上，如图1、2、5所示，进一步地，天线的螺旋仰角为60°。该结构设计的手持终端天线中，通过四个天线进行背射膜辐射，在天线的螺旋仰角为60°左右时，能够实现背射模式下最佳波束宽度的要求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种移动卫星通信手持终端天线，其特征在于，包括薄膜介质筒体、馈电网络和四组天线；

任一组所述天线包括主辐射臂和副辐射臂，所述主辐射臂和所述副辐射臂相互平行且上端相互连接；四组所述天线等距平行地螺旋绕制于所述薄膜介质筒体的外侧壁；

所述馈电网络呈扁平状，水平设置于所述薄膜介质筒体的下端；四个所述主辐射臂通过所述馈电网络连接手持终端的射频电路，四个所述副辐射臂通过所述馈电网络接地。

2.根据权利要求1所述的移动卫星通信手持终端天线，其特征在于，所述主辐射臂的宽度大于或者等于所述副辐射臂的宽度。

3.根据权利要求1所述的移动卫星通信手持终端天线，其特征在于，四组所述天线均由金属铜箔层蚀刻而成。

4.根据权利要求1～3任一项所述的移动卫星通信手持终端天线，其特征在于，所述薄膜介质筒体由薄膜介质材料卷曲成型。

5.根据权利要求1～3任一项所述的移动卫星通信手持终端天线，其特征在于，所述馈电网络包括PCB基板、陶瓷电桥、射频连接器和接地板；

所述陶瓷电桥位于所述PCB基板上表面，设置有四个馈电端口；四个所述馈电端口周向均匀设置于所述PCB基板的边缘，分别与四个所述主辐射臂的下端连接；

所述PCB基板的下端面设置射频连接器，与所述陶瓷电桥电连接；

所述接地板设置于所述PCB基板的下端面，与四个所述副辐射臂的下端连接。

6.根据权利要求1所述的移动卫星通信手持终端天线，其特征在于，所述天线的螺旋仰角为60°。