CN98806838.9
1998.07.02
CN1261991A
2000.08.02
终止
无权
未缴年费专利权终止IPC(主分类):H01Q 11/08申请日:19980702授权公告日:20031210终止日期:20160702|||授权|||实质审查的生效申请日:1998.7.2|||公开
H01Q11/08; H01Q1/36
弗吉尼亚TECH知识产权公司;
R·迈克尔·巴茨; 沃伦L·施图茨曼
美国弗吉尼亚州
1997.07.03 US 08/888,324
中原信达知识产权代理有限责任公司
李辉;谷慧敏
螺旋天线,具有在螺旋线曲线长度上间隔布置并向螺旋线中轴延伸的突出部,使得缩小了直径和长度等天线尺寸,但仍然保持增益和圆形极化方面的性能特征。
1.天线,包括: 形成为螺旋线状的连续长度的传导物质,沿所述螺旋线的曲线长 度具有多个突出部,向所述螺旋线的中轴延伸。 2.根据权利要求1的天线,其中所述螺旋线包括多个以一螺距角 围绕所述中轴布置的绕组圈,每一个所述绕组圈具有至少一个沿所述 曲线长度间隔的所述突出部。 3.根据权利要求2的天线,其中每个所述突出部向所述中轴突 出,其突出深度小于所述螺旋线的半径。 4.根据权利要求3的天线,其中所述突出深度在所述螺旋线半径 的三分之二至四分之三之间。 5.根据权利要求4的天线,其中所述螺距角在7°至9°范围内。 6.根据权利要求5的天线,其中绕组圈的数目在3至15范围内。 7.根据权利要求6的天线,其中每一圈的突出部的数目在4至10 范围内。 8.根据权利要求3的天线,其中每个所述绕组圈有四个突出部, 每个所述突出部的深度约为所述螺旋线半径的四分之三。 9.根据权利要求3的天线,其中每个所述突出部在所述螺旋曲线 长度上有一定宽度,并朝向所述螺旋线的所述中心被截顶,其截顶处 的边长小于所述宽度。 10.根据权利要求9的天线,其中所述边长为零。 11.根据权利要求10的天线,还包括反射板,其中所述螺旋线安 装在所述反射板上,并且所述螺旋线的中轴沿着所述反射板的射束 轴。
带突出部的螺旋天线本发明一般涉及螺旋天线,特别涉及支持缩减了的天线尺寸的螺 旋天线几何结构。 螺旋天线在这一领域里历史悠久,首先出现于二十世纪四十年代 末期。它是在螺旋构型中,将传导物质以一定半径和螺距角度绕在一 个中心轴上。螺旋线的曲率半径根据封闭圆柱体的半径来决定。螺旋 天线产生了一种定向天线模式,圆形地发出极化无线电波。并有一个 很宽的工作频带宽度。 在某些通信应用中,天线可以是该系统中最大的组成部分。因此 有必要找到一种缩小天线尺寸而不影响天线性能的方法。 因此,本发明的目的就在于缩小天线尺寸而不影响天线性能。 本发明是用于螺旋天线的改良的几何结构。沿着它的长度是若干 突出部,从螺旋线外曲率半径突出,伸向螺旋线的中轴。这些突出部 彼此之间没有电接触。带突出部的螺旋线几何结构是由以下各因素决 定的:(1)螺旋线的圆周(2π乘以封闭圆柱体的半径),(2)螺旋线的圈数, (3)螺旋线绕组的螺距角度,(4)每一圈的突出部数量,(5)突出部的深 度,和(6)每一个突出部的角宽度(即突出部宽度在封闭的圆柱体的半径 上形成的角)。根据本发明的一个带突出部的螺旋天线具有以下性能特 征,例如:与传统的螺旋天线相似的增益和圆形极化,但是这种带突 出部的螺旋天线在直径上要小三分之一左右,而长度上要小一半。带 突出部的螺旋天线可用于无线本地环路网络、卫星通信、微波点对点 系统、和个人通信系统。本天线在使用低甚高频(VHF)至低微波段频率 的应用中最为有效。 下面对照附图对本发明的优选实施例进行细致描述,从中可以更 好地理解上文所述情况以及其他目的、方面和优点。附图的说明如下: 图1是带突出部螺旋天线的一个单圈的俯视图; 图2是一个四圈的带突出部螺旋天线的侧视图; 图3是带突出部螺旋天线的斜视图。 现在参照附图,特别是图1,其显示了带突出部螺旋天线的一个 单圈的俯视图。天线是由连续长度的传导物质构成的。 从中心10到螺旋线的封闭圆柱体的圆周11的距离为半径“R”(以 下称之为“螺旋线的半径”或“螺旋线半径”)。螺旋线的直径“D” 是封闭圆柱体的直径(2R),封闭圆柱体的圆周是“C”。螺旋线的 形状是连续的曲线,沿着这条连续曲线的长度(以下称“螺旋线的曲 线长度”或“螺旋线曲线长度”),环绕螺旋线曲线一圈的距离是等 于 ,其中C=πD,而α等于螺旋线连续圈之间的螺距角。每一 个突出部12(该例中显示了四个)都是这样构成的:把传导物质在圆 周的13和13′处向中心10弯成一个近似的直角,延伸的距离“d”小 于半径“R”。突出部12的角宽度β就是在封闭圆柱体的半径(在13 和13′之间)上突出部宽度所形成的弧所对的角度。螺旋线的每一圈都 有多个(“n”)突出部12,从圆周11沿着螺旋曲线长度伸展开去。 在所显示的例子中,n=4,每一个突出部的深度约为半径的三分之二, 并在长度“s”的一边14上截顶。总的说来,“n”不必是一个整数, 也不需要在每一圈上都相同,尽管它在典型的应用上应该是相同的。 同样有典型性的是:“s”小于半径上的突出部的宽度,而且可以是零, 这样突出部朝中轴的方向的一端就是尖的(见图3)。 现在来看图2,其显示了带突出部的螺旋天线的侧视图。螺旋线 具有螺距角α,它是这样来计算的:在螺旋曲线长度上取一根切线21, 在根据螺旋线限定的封闭圆柱体与该切线的相交处,取另一根位于与 螺旋线中轴垂直的平面上的切线22。如果螺旋线中轴的长度是“L”, 而不带突出部的螺旋线单圈长度为“Td”,那么 ,其中“N”即螺旋线的圈数。 在带突出部的螺旋天线中,一个单圈中导线的实际长度不是 “Td”(这是不带突出部的螺旋线单圈长度)。必须从“Td”中减去 与突出部的角宽度相应的长度(产生2π-nβ的角部),然后加上突出部 所占的导线长度。在图1中,每个突出部所占的导线长度是: SL=(2d+s)。 因此,带突出部的螺旋天线的每一圈的导线长度为: ,其中SL≥2d。 图3是根据本发明的天线的斜视图,显示了以常规方式将带突出 部的螺旋线绕组安装在反射板30上的情形,螺旋线的中轴31沿着反 射板的射束轴。在本发明优选实施例的典型应用中,本发明的天线在 尺寸上比普通的螺旋天线的直径缩小约三分之一,长度上缩短一半, 但是在增益和圆形极化方面却有与普通天线匹敌的性能,最好是螺距 角的范围为7°至9°,每一圈的突出部的数目范围可以是3至15,圈数 可以是4至10,突出部的深度可以是螺旋线半径的三分之二至四分之 三。本发明的其他实施例对于常规螺旋天线可能获得不同程度(但都 极为显著)的尺寸缩减,而仍具有可匹敌的性能特征。 此处所描述的是本发明的优选实施例,但是本领域技术人员可以 看出本发明能在以下权利要求的精神和范围内进行各种修改。
本发明一般涉及螺旋天线,特别涉及支持缩减了的天线尺寸的螺 旋天线几何结构。
螺旋天线在这一领域里历史悠久,首先出现于二十世纪四十年代 末期。它是在螺旋构型中,将传导物质以一定半径和螺距角度绕在一 个中心轴上。螺旋线的曲率半径根据封闭圆柱体的半径来决定。螺旋 天线产生了一种定向天线模式,圆形地发出极化无线电波。并有一个 很宽的工作频带宽度。
在某些通信应用中,天线可以是该系统中最大的组成部分。因此 有必要找到一种缩小天线尺寸而不影响天线性能的方法。
因此,本发明的目的就在于缩小天线尺寸而不影响天线性能。
本发明是用于螺旋天线的改良的几何结构。沿着它的长度是若干 突出部,从螺旋线外曲率半径突出,伸向螺旋线的中轴。这些突出部 彼此之间没有电接触。带突出部的螺旋线几何结构是由以下各因素决 定的:(1)螺旋线的圆周(2π乘以封闭圆柱体的半径),(2)螺旋线的圈数, (3)螺旋线绕组的螺距角度,(4)每一圈的突出部数量,(5)突出部的深 度,和(6)每一个突出部的角宽度(即突出部宽度在封闭的圆柱体的半径 上形成的角)。根据本发明的一个带突出部的螺旋天线具有以下性能特 征,例如:与传统的螺旋天线相似的增益和圆形极化,但是这种带突 出部的螺旋天线在直径上要小三分之一左右,而长度上要小一半。带 突出部的螺旋天线可用于无线本地环路网络、卫星通信、微波点对点 系统、和个人通信系统。本天线在使用低甚高频(VHF)至低微波段频率 的应用中最为有效。
下面对照附图对本发明的优选实施例进行细致描述,从中可以更 好地理解上文所述情况以及其他目的、方面和优点。附图的说明如下:
图1是带突出部螺旋天线的一个单圈的俯视图;
图2是一个四圈的带突出部螺旋天线的侧视图;
图3是带突出部螺旋天线的斜视图。
现在参照附图,特别是图1,其显示了带突出部螺旋天线的一个 单圈的俯视图。天线是由连续长度的传导物质构成的。
从中心10到螺旋线的封闭圆柱体的圆周11的距离为半径“R”(以 下称之为“螺旋线的半径”或“螺旋线半径”)。螺旋线的直径“D” 是封闭圆柱体的直径(2R),封闭圆柱体的圆周是“C”。螺旋线的 形状是连续的曲线,沿着这条连续曲线的长度(以下称“螺旋线的曲 线长度”或“螺旋线曲线长度”),环绕螺旋线曲线一圈的距离是等 于 ,其中C=πD,而α等于螺旋线连续圈之间的螺距角。每一 个突出部12(该例中显示了四个)都是这样构成的:把传导物质在圆 周的13和13′处向中心10弯成一个近似的直角,延伸的距离“d”小 于半径“R”。突出部12的角宽度β就是在封闭圆柱体的半径(在13 和13′之间)上突出部宽度所形成的弧所对的角度。螺旋线的每一圈都 有多个(“n”)突出部12,从圆周11沿着螺旋曲线长度伸展开去。 在所显示的例子中,n=4,每一个突出部的深度约为半径的三分之二, 并在长度“s”的一边14上截顶。总的说来,“n”不必是一个整数, 也不需要在每一圈上都相同,尽管它在典型的应用上应该是相同的。 同样有典型性的是:“s”小于半径上的突出部的宽度,而且可以是零, 这样突出部朝中轴的方向的一端就是尖的(见图3)。
现在来看图2,其显示了带突出部的螺旋天线的侧视图。螺旋线 具有螺距角α,它是这样来计算的:在螺旋曲线长度上取一根切线21, 在根据螺旋线限定的封闭圆柱体与该切线的相交处,取另一根位于与 螺旋线中轴垂直的平面上的切线22。如果螺旋线中轴的长度是“L”, 而不带突出部的螺旋线单圈长度为“Td”,那么 ,其中“N”即螺旋线的圈数。
在带突出部的螺旋天线中,一个单圈中导线的实际长度不是 “Td”(这是不带突出部的螺旋线单圈长度)。必须从“Td”中减去 与突出部的角宽度相应的长度(产生2π-nβ的角部),然后加上突出部 所占的导线长度。在图1中,每个突出部所占的导线长度是: SL=(2d+s)。
因此,带突出部的螺旋天线的每一圈的导线长度为: ,其中SL≥2d。
图3是根据本发明的天线的斜视图,显示了以常规方式将带突出 部的螺旋线绕组安装在反射板30上的情形,螺旋线的中轴31沿着反 射板的射束轴。在本发明优选实施例的典型应用中,本发明的天线在 尺寸上比普通的螺旋天线的直径缩小约三分之一,长度上缩短一半, 但是在增益和圆形极化方面却有与普通天线匹敌的性能,最好是螺距 角的范围为7°至9°,每一圈的突出部的数目范围可以是3至15,圈数 可以是4至10,突出部的深度可以是螺旋线半径的三分之二至四分之 三。本发明的其他实施例对于常规螺旋天线可能获得不同程度(但都 极为显著)的尺寸缩减,而仍具有可匹敌的性能特征。
此处所描述的是本发明的优选实施例,但是本领域技术人员可以 看出本发明能在以下权利要求的精神和范围内进行各种修改。
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螺旋天线,具有在螺旋线曲线长度上间隔布置并向螺旋线中轴延伸的突出部,使得缩小了直径和长度等天线尺寸,但仍然保持增益和圆形极化方面的性能特征。。
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