阅读说明：本技术 一种模块化组合的螺旋天线 (Modular combined helical antenna ) 是由 沈千朝 马岩冰 任红宇 匡全进 苏晟 李标 于 2020-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种模块化组合的螺旋天线,包括天线骨架、天线底座、若干LCP柔性基板、若干不同规格的金属带线和射频连接器,若干所述LCP柔性基板上分别印刷若干所述金属带线以形成若干不同规格的柔性插板；天线底座固定连接在天线骨架的下端；天线骨架的外壁上开设螺旋插槽,若干所述柔性插板可替换地通过插入所述螺旋插槽内的方式弯曲绕设在天线骨架上；射频连接器设置在天线底座上；当柔性插板弯曲绕设在天线骨架上时,柔性插板的下端通过紧固件和金属压片锁紧在天线骨架上；金属压片与该柔性插板的金属带线电连接,且射频连接器与金属压片电连接。在本发明中,同一副天线骨架可配备不同规格的柔性插板以得到不同性能的螺旋天线。(The invention relates to a modularized combined spiral antenna, which comprises an antenna framework, an antenna base, a plurality of LCP flexible substrates, a plurality of metal strip lines with different specifications and a radio frequency connector, wherein the LCP flexible substrates are respectively printed with the metal strip lines to form a plurality of flexible plugboards with different specifications; the antenna base is fixedly connected to the lower end of the antenna framework; the outer wall of the antenna framework is provided with a spiral slot, and the flexible inserting plates can be alternatively bent and wound on the antenna framework in a mode of being inserted into the spiral slot; the radio frequency connector is arranged on the antenna base; when the flexible inserting plate is bent and wound on the antenna framework, the lower end of the flexible inserting plate is locked on the antenna framework through a fastening piece and a metal pressing sheet; the metal pressing sheet is electrically connected with the metal strip wire of the flexible inserting plate, and the radio frequency connector is electrically connected with the metal pressing sheet. In the invention, the same antenna framework can be provided with flexible plugboards with different specifications to obtain helical antennas with different performances.)

一种模块化组合的螺旋天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种模块化组合的螺旋天线。

背景技术

在微波系统中，天线用以完成导行波到辐射波的转换。螺旋天线由于良好的圆极化性能以及强大的波束赋形能力，被广泛应用于星载或手持GPS导航天线、测控天线、地面测试天线等。

早期传统的螺旋天线采用金属丝或者金属管弯曲成型或缠绕在绝缘柱上，一副骨架对应一种性能的天线，因此体积大且成本高，随后出现了印刷螺旋螺旋天线，印刷螺旋天线是由印有金属化带线的柔性介质材料(通常使用的为Rogers 5880)卷曲缠绕在介质柱上，与缠绕型天线相比，这种形式的天线重量轻且易于加工，然而却在拼接处面临着诸多挑战，拼接工艺或者加工公差不到位，都面临着天线性能的恶化。且传统柔性材料卷曲半径大，卷曲直径小到一定程度就会面临着基板断裂，性能恶化等一系列问题，因此不利于产品的小型化及高频化。并且传统的螺旋天线电性能(增益、波束宽度、工作频带)固定，不同应用场景需求不同指标的天线。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种模块化组合的螺旋天线，包括天线骨架、天线底座、若干LCP柔性基板、若干不同规格的金属带线和射频连接器，若干所述LCP柔性基板上分别印刷若干所述金属带线以形成若干不同规格的柔性插板；

所述天线底座固定连接在所述天线骨架的下端；

所述天线骨架的外壁上开设螺旋插槽，若干所述柔性插板可替换地通过***所述螺旋插槽内的方式弯曲绕设在所述天线骨架上；

所述射频连接器设置在所述天线底座上；

当所述柔性插板弯曲绕设在所述天线骨架上时，所述柔性插板的下端通过紧固件和金属压片锁紧在所述天线骨架上；所述金属压片与该柔性插板的金属带线电连接，且所述射频连接器与所述金属压片电连接。

较佳的，所述LCP柔性基板是基于LCP工艺制作的单面印刷板，所述单面印刷板的正面腐蚀出所述金属带线，将所述LCP柔性基板绕设在所述天线骨架上时，所述金属带线朝向所述天线骨架的外侧。

较佳的，所述螺旋插槽从所述天线骨架的上端螺旋绕设至其下端。

较佳的，所述LCP柔性基板为长条的平行四边形。

较佳的，若干所述金属带线的形状包括长条形或/和波浪形。

较佳的，若干所述金属带线的形状包括若干不同斜率的长条形或/和若干不同弯折程度的波浪形。

较佳的，所述天线骨架为圆柱型。

较佳的，所述天线骨架做镂空减重处理。

较佳的，所述天线底座与所述天线骨架通过紧固件可拆卸固定连接。

较佳的，所述射频连接器安装在所述天线底座的下端面，在组装时，所述射频连接器的探针穿过所述天线底座与所述金属压片焊接。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

1、本发明提供的LCP柔性基板是基于LCP工艺制成的柔性印刷板，柔性好，在弯曲缠绕在天线骨架上时不易断裂。且每个LCP柔性基板单独绕设在天线骨架上，不存在拼接的问题，可满足系统小型化要求。

2、在本发明中，同一副天线骨架可配备不同规格的金属带线(即不同规格的柔性插板)以得到不同性能的螺旋天线，选择不同性能的柔性插板可组装成不同辐射性能及不同工作频段的螺旋天线，即可根据不同应用场景需求选择对应的柔性插板以得到不同性能的螺旋天线。

3、在本发明中，若干不同规格的柔性插板可替换地通过插接的方式弯曲缠绕在天线骨架上，并通过紧固件锁紧在天线骨架上，因此，结构简单，组装拆卸方便。

附图说明

图1为本发明优选实施例提供的一种模块化组合的螺旋天线的结构示意图；

图2至图4为本发明优选实施例提供的三种不同规格的柔性插板组装在天线骨架上的结构示意图；

图5为本发明优选实施例提供的柔性插板弯曲缠绕在天线骨架上的弯曲示意图；

图6为本发明优选实施例提供的天线骨架的结构示意图；

图7至图11为本发明优选实施例提供的五种不同规格的柔性插板的展开结构示意图；

图12为本发明优选实施例提供的五种不同规格的柔性插板分别绕设在天线骨架上的天线增益的Altair FEKO仿真结果。

具体实施方式

以下结合附图，举一具体实施例加以详细说明。

请参考图1至图11，一种模块化组合的螺旋天线，包括天线骨架1、天线底座2、若干LCP柔性基板3、若干不同规格的金属带线4和射频连接器5，若干所述LCP柔性基板3上分别印刷若干所述金属带线4以形成若干不同规格的柔性插板；

在本发明中，若干LCP柔性基板3的形状和尺寸大小均相同，目的是使若干的LCP柔性基板3可替换的绕设在天线骨架1上。每个LCP柔性基板3上印刷一种不同规格的金属带线4以形成不同规格的柔性插板。本发明对柔性插板的个数不做限制，可根据需求设计。在本发明中，LCP柔性基板3上腐蚀出金属带线4做为螺旋天线的辐射元(即上述的柔性插板)，辐射元的外形与LCP柔性基板3的外形和尺寸大小完全相同。若干金属带线4的形状或/和尺寸大小不同。

为了便于将若干的不同性能的柔性插板弯曲缠绕在天线骨架1上，本发明在天线骨架1的外壁上开设与LCP柔性基板3适配的螺旋插槽11，目的是便于将若干的LCP柔性基板3***螺旋插槽11内，本发明通过螺旋***的方式使LCP柔性基板3沿着螺旋插槽11绕设在天线骨架1上，在本发明中，所述螺旋插槽11从所述天线骨架1的上端螺旋绕设至其下端，且螺旋插槽11的上端开口，即在组装时，将所述柔性插板从所述螺旋插槽11的上端开口螺旋***所述螺旋插槽11内，即组装后，柔性插板弯曲缠绕在天线骨架1上。在本实施例中，螺旋插槽11的剖面与所述LCP柔性基板3的剖面外形一致。为了使螺旋插槽11进一步限制LCP柔性基板3沿着其宽度方向和厚度方向的移动，可将螺旋插槽11设计成为燕尾槽、T型槽等，只要是能限制LCP柔性基板3在宽度方向和厚度方向的移动即可。为了进一步限制LCP柔性基板3长度方向的移动，即防止LCP柔性基板3从螺旋插槽11的上端开口脱离出去，因此，在组装时，先将所述柔性插板从所述螺旋插槽11的上端开口螺旋***所述螺旋插槽11内，再将所述柔性插板的下端通过紧固件6和金属压片7锁紧在所述天线骨架1上，即紧固件6依次穿过柔性插板、金属压片7和天线骨架1，通过紧固件6将这三者固定在一起，通过紧固件6固定的目的是便于拆卸以更换不同性能的柔性插板。

在本发明中，所述天线底座2固定连接在所述天线骨架1的下端，所述射频连接器5设置在所述天线底座2上；在组装时，首先，将所述柔性插板从所述螺旋插槽11的上端开口螺旋***所述螺旋插槽11内；再将所述柔性插板的下端通过紧固件6和金属压片7固定在所述天线骨架1上，此时，将所述金属压片7与所述柔性插板的金属带线4电连接；然后，再将所述射频连接器5与所述金属压片7电连接。

所述天线底座2与所述天线骨架1可以可拆卸固定连接，也可以不可拆卸连接，本发明对此不做限制，为了便于便于结构的可拆卸性，本实施例优选天线底座2与天线骨架1通过紧固件可拆卸固定连接。

本发明对所述射频连接器5设置在所述天线底座2的具***置不做限制，可以是上端面，也可以是下端面，本实施例以下端面为例，在组装时，所述射频连接器5的探针穿过所述天线底座2与所述金属压片7焊接。

在本实施例中，所述天线骨架1为圆柱型，根据系统强度要求，可进一步做镂空减重处理。天线骨架1可选择刚度、强度大的绝缘材料制成，目的是起到结构支撑作用。

在本实施例中，所述LCP柔性基板3是基于LCP工艺制作的单面印刷板，所述单面印刷板的正面(即带有印刷电路的表面)腐蚀出所述金属带线4，将柔性插板绕设在所述天线骨架1上时，所述金属带线4朝向所述天线骨架1的外侧。

在本实施例中，所述LCP柔性基板3为长条的平行四边形，LCP柔性基板3弯曲绕设在天线骨架1上。在将LCP柔性基板3进行组装时，将LCP柔性基板3的一短边开始从所述螺旋插槽11的上端开口逐步螺旋***所述螺旋插槽11内。本发明对LCP柔性基板3不做具体限制，可选择柔性好、介电常数稳定、低损耗和易于弯曲变形的柔性材料。

若干所述金属带线4的形状包括长条形或/和波浪形，本发明对长条形或/和波浪形的个数不做限制，如若干所述金属带线4的形状分别为一条长方形和若干不同弯折程度的波浪形；或，分别为若干条不同斜率或/和不同宽度的长方形和一条波浪形；或，分别为若干不同斜率或/和不同宽度的长条形，或/和若干不同弯折程度(如若干所述波浪形的金属线的线宽不同；或/和，若干所述波浪形的金属线的浪高不同；或/和，若干所述波浪形的金属线的浪周期不同)的波浪形。

本实施例提供的若干LCP柔性基板3是一系列厚度为1mm的单面印制板，该系列印制板平行四边形两条邻边尺寸为12mm*120mm，可相互替代***天线骨架1的螺旋插槽11内。印制板上表面腐蚀出了不同规格的金属带线4，本实施例提供了五种规格的金属带线(如图7至图11所示)，其中金属带线41是宽度为2mm的金属线，卷曲螺旋绕设在天线骨架1上后的升角为18°，金属化带线42为宽度为2mm的金属线，卷曲螺旋绕设在天线骨架1上后的升角为21°，金属带线43为宽度为2mm的金属线，卷曲螺旋绕设在天线骨架1上后的升角为24°，金属带线44为线宽2mm的波浪状金属线，转弯半径2.5mm，金属化带线45为线宽2mm的波浪状金属线，转弯半径4.5mm，图12为这五种不同规格的柔性插板***螺旋插槽11后天线增益的Altair FEKO仿真结果。

在本发明中，同一副天线骨架1可配备不同规格的金属带线4(即不同规格的柔性插板)以得到不同性能的螺旋天线。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。