[發明專利]一種調整螺旋天線直徑的裝置、方法及螺旋天線

有效

• 申請號: 201610116429.6
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105742819B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 董兵
• 申請（專利權）人: 廣東輕工職業技術學院
• 主分類號: H01Q11/08
• 分類號: H01Q11/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 劉巧霞

本發明公開了一種調整螺旋天線直徑的裝置、方法及螺旋天線，該裝置包括螺旋支架、轉軸、撐桿，轉軸的軸線與螺旋支架的軸線重合，撐桿包括固定結構、滑環、撐桿本體和撐桿穿線環，轉軸周向上設有若干個凸起板，固定結構固定在凸起板上，滑環卡在螺旋支架上，可沿螺旋支架滑動，用于形成螺旋天線的導線穿過每個撐桿上的撐桿穿線環，轉軸步進電機、引線收放步進電機均與控制電路連接。本發明螺旋天線設置在撐桿上，隨著轉軸步進電機旋轉，螺旋天線直徑會發生變化，同時引線收放步進電機旋轉可實現軟導線的收放，從而實現了螺旋天線直徑的自動調整，解決了現有螺旋天線工作模式單一的問題。

技術領域

本發明涉及天線研究領域，特別涉及一種調整螺旋天線直徑的裝置、方法及螺旋天線。

背景技術

螺旋天線是天線的一種，可以收發空間中旋轉的偏振電磁信號。這種天線通常用在衛星通訊的地面站中，由金屬導線或金屬管繞制成螺旋形，用非平衡饋線，比如同軸電纜饋電，同軸線內導體與螺旋線的一端相接，外導體與地板相接。

螺旋天線通常是由多個螺旋部分和一個反射器組成。反射器呈圓形或方形。螺旋部分的半徑在八分之一到四分之一波長之間。天線的最小尺度取決于所采用的低頻信號頻率大小，天線的輻射模式與天線的直徑相關。因此，對于無線網絡協調器上的螺旋天線，要完成對所管理的無線終端節點的無線信號數據傳輸，保持信號場強均滿足要求，就需要對螺旋天線的直徑進行適應性的調整，實現螺旋天線輻射模式的改變。

參見圖1(a)、(b)、螺旋天線主要包括如下幾個關鍵參數：螺旋天線的直徑D、螺旋天線的周長C、螺距S、螺距角α、一圈的長度L、圈數N、軸長A、螺旋導線直徑d。上述參數之間存在以下關系：

若S→0(α＝0°)，螺旋天線蛻化成環天線；若D→0(α＝90°)，螺旋天線蛻化成線天線。

螺旋天線根據D/λ值范圍的不同，分為三種輻射模式：

1.法向模式：D/λ＜0.18，其最大輻射方向為垂直于螺旋天線的軸線。

2.軸向模式：0.25≤D/λ≤0.46，其最大輻射方向為螺旋天線的軸線。

3.圓錐形模式：D/λ>0.5，其最大輻射方向為沿螺旋天線的軸線以銳角旋轉的圓。

在對無線網協調器螺旋天線設計時，需要通過螺旋天線能對下屬所有無線終端節點進行數據的發送和接收。由于各個無線終端節點所處的位置不同，使協調器接收到的無線信號場強不同，有的地方高，有的地方低。現有無線協調器的螺旋天線多為固定的法向模式，對天線軸向和偏軸向方向的無線終端節點收發信號最弱，因此導致無線網絡協調器無法與此方向的無線終端節點連接，影響無線網的數據傳輸。

針對上述問題，研究一種可工作于多種輻射模式，使得無線網的協調器螺旋天線可對所管理的下屬所有無線終端節點均能進行數據傳輸的螺旋天線具有重要應用價值。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種調整螺旋天線直徑的裝置，該裝置可以隨機改變螺旋天線的直徑，從而改變螺旋天線的輻射模式，使螺旋天線可以在法向模式、軸向模式、圓錐形模式下任意轉換，解決了現有螺旋天線工作模式單一的問題。

本發明的另一目的在于提供一種基于上述裝置的調整螺旋天線直徑的方法，該方法通過控制兩個電機的轉動來控制螺旋天線導線的收放，進而改變螺旋天線的直徑和輻射模式，實現了根據無線網絡協調器接收到的信號場強的不同自動改變螺旋天線的輻射方向，提高發射和接收信號的場強。

本發明的另一目的在于提供一種包括上述裝置的螺旋天線，該天線直徑可調，從而可根據無線網絡協調器接收到的信號場強的不同實時調整天線的輻射方向，提高接收信號的場強。