【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及通信天線設(shè)備，尤其涉及一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)優(yōu)化與控制方法。
技術(shù)介紹
1、隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是在衛(wèi)星通信、導(dǎo)航系統(tǒng)、遙感探測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)高性能天線的需求日益增加。螺旋天線因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻帶寬廣、輻射均勻等特點(diǎn)，成為了高頻通信系統(tǒng)中常用的天線類型。其中，雙頻段四臂螺旋天線以其能夠在多個(gè)頻段內(nèi)穩(wěn)定工作的優(yōu)勢(shì)，在衛(wèi)星導(dǎo)航、無(wú)線通信、雷達(dá)探測(cè)以及地球觀測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)多功能一體化設(shè)計(jì)，還具備在復(fù)雜環(huán)境中高效工作的潛力。
2、然而，隨著對(duì)高精度、高性能天線需求的進(jìn)一步提高，傳統(tǒng)的螺旋天線設(shè)計(jì)在頻率帶寬、尺寸、重量以及抗干擾能力等方面逐漸暴露出一定的局限性。例如，在雙頻段天線的設(shè)計(jì)過(guò)程中，如何實(shí)現(xiàn)頻段間的高隔離度與低互擾性，同時(shí)確保每個(gè)頻段的性能均達(dá)到優(yōu)化要求，是一大技術(shù)難題。尤其在滿足中心頻點(diǎn)的高精度要求時(shí)，如何保持天線的增益穩(wěn)定性、輻射方向圖對(duì)稱性以及效率的提升，進(jìn)一步增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。現(xiàn)有的螺旋天線設(shè)計(jì)中，通常通過(guò)調(diào)整幾何參數(shù)、優(yōu)化饋電結(jié)構(gòu)或引入新材料來(lái)提升性能，但這些方法往往面臨著以下挑戰(zhàn)：第一，雙頻段之間的性能優(yōu)化存在互相制約的矛盾，導(dǎo)致難以在兩頻段內(nèi)同時(shí)達(dá)到理想的性能指標(biāo)；第二，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)難以在保持高性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)天線的小型化和輕量化，制約了其在空間有限或?qū)χ亓棵舾械膽?yīng)用場(chǎng)景中的使用；第三，在復(fù)雜電磁環(huán)境中，如何提高抗干擾能力、增強(qiáng)穩(wěn)定性仍是待解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提
2、為達(dá)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：
3、本專利技術(shù)提供了一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，所述一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)包括雙頻四臂螺旋天線：
4、所述雙頻四臂螺旋天線包括fpc基材，所述fpc基材采用聚酰亞胺材料制作，所述fpc基材上集成有四條螺旋天線，所述螺旋天線的材料采用電解銅箔導(dǎo)體制成，每條所述螺旋天線的總厚度小于0.15mm，且四根所述螺旋天線之間均呈90°的定向螺旋形態(tài)排列于fpc基材上，用于增強(qiáng)信號(hào)傳遞的方向性和增益率，每條螺旋天線相互獨(dú)立且存在相位差；
5、所述雙頻四臂螺旋天線為雙頻工作模式，所述雙頻工作模式包括低頻段1207兆赫茲以及高頻段1561兆赫茲，所述雙頻四臂螺旋天線處于低頻段1207兆赫茲的螺距為49.7mm～99.4mm、臂長(zhǎng)為62.1mm、臂寬為2mm～5mm，所述雙頻四臂螺旋天線處于高頻段1561兆赫茲的螺距為19.23mm～57.69mm、臂長(zhǎng)為48.1mm、臂寬為2mm～5mm；
6、所述雙頻四臂螺旋天線通過(guò)橡膠圈固定，利用所述橡膠圈將雙頻四臂螺旋天線豎立于pcb柔性印刷電路板，所述pcb柔性印刷電路板采用聚酰亞胺材料制成，且整體鋪設(shè)為兩層，可有效屏蔽電磁干擾信號(hào)以及減輕雙頻四臂螺旋天線的整體重量，所述pcb柔性印刷電路板正面布置有饋電網(wǎng)絡(luò)，所述饋電網(wǎng)絡(luò)包括微帶線，用于將信號(hào)從接收段或者發(fā)射源分別傳遞至四條螺旋天線，所述pcb柔性印刷電路板底部設(shè)置有一個(gè)接地平臺(tái)，用于抑制信號(hào)干擾。
7、進(jìn)一步的，本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述雙頻四臂螺旋天線的結(jié)構(gòu)為兩層fpc基材的層次疊加，用于提高信號(hào)通信質(zhì)量，兩層所述fpc基材通過(guò)雙面膠紙粘連。
8、進(jìn)一步的，本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述fpc基材底端邊緣處設(shè)置有焊盤，每個(gè)所述焊盤均與四條螺旋天線對(duì)接。
9、進(jìn)一步的，本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述雙頻四臂螺旋天線通過(guò)所述焊盤焊接于pcb柔性印刷電路板的正面上，且所述焊盤數(shù)量設(shè)置有12個(gè)，使雙頻四臂螺旋天線與pcb柔性印刷電路板的通信更穩(wěn)定。
10、進(jìn)一步的，本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例中，四條所述螺旋天線的頂端均延伸設(shè)置有一段尺寸固定的延長(zhǎng)天線，即所述雙頻四臂螺旋天線多達(dá)有四條所述延長(zhǎng)天線，所述延長(zhǎng)天線繞置于fpc基材的頂部邊緣端，可增加信號(hào)的接收和發(fā)射距離。
11、進(jìn)一步的，本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述pcb柔性印刷電路板呈圓片狀，所述pcb柔性印刷電路板的正面集成有低噪聲放大電路、低通濾波器、信號(hào)處理電路以及阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)用于提升螺旋天線和信號(hào)接收系統(tǒng)之間的信號(hào)傳輸效率。
12、進(jìn)一步的，本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述pcb柔性印刷電路板的背面安裝有電阻、電容、電感以及晶振，且所述pcb柔性印刷電路板的背面邊緣設(shè)置有多組卡扣。
13、進(jìn)一步的，本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例中，多組所述卡扣用于扣置固定金屬屏蔽罩的邊緣，使得金屬屏蔽罩與pcb柔性印刷電路板及螺旋天線保持連接，所述金屬屏蔽罩為八邊形的輕薄鐵片狀，采用鋁材質(zhì)制成，所述金屬屏蔽罩的質(zhì)量為1.2克，減輕雙頻四臂螺旋天線的整體重量。
14、本專利技術(shù)第二方面提供了一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化與控制方法，應(yīng)用于任一項(xiàng)所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，包括如下步驟：
15、獲取雙頻四臂螺旋天線在1561兆赫茲和1207兆赫茲兩個(gè)頻段內(nèi)穩(wěn)定工作于設(shè)計(jì)中心頻率附近的信號(hào)傳輸要求，并獲取雙頻四臂螺旋天線的設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)；其中，所述設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)包括螺距、臂長(zhǎng)以及臂寬；
16、基于大數(shù)據(jù)獲取1207兆赫茲的頻段波長(zhǎng)，定義為第一頻段波長(zhǎng)，以及獲取1561兆赫茲的頻段波長(zhǎng)，定義為第二頻段波長(zhǎng)；
17、獲取各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)與所述第一頻段波長(zhǎng)之間的倍率區(qū)間，定義為第一倍率區(qū)間，以及獲取各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)與所述第二頻段波長(zhǎng)之間的倍率區(qū)間，定義為第二倍率區(qū)間；
18、預(yù)設(shè)信號(hào)傳輸性能指標(biāo)，以第一倍率區(qū)間和第二倍率區(qū)間的初始倍率為初始值，基于所述初始值使用電磁場(chǎng)仿真軟件對(duì)雙頻四臂螺旋天線在1561兆赫茲和1207兆赫茲兩個(gè)頻段內(nèi)穩(wěn)定工作于設(shè)計(jì)中心頻率附近的性能進(jìn)行仿真模擬，得到每項(xiàng)信號(hào)傳輸性能指標(biāo)的模擬參考值；
19、構(gòu)建雷達(dá)導(dǎo)圖，通過(guò)雷達(dá)導(dǎo)圖對(duì)每項(xiàng)信號(hào)傳輸性能指標(biāo)的所述模擬參考值進(jìn)行擬合繪制，生成信號(hào)傳輸性能指標(biāo)的模擬參考雷達(dá)圖；
20、基于信號(hào)傳輸要求獲取信號(hào)傳輸性能指標(biāo)的期望參考雷達(dá)圖，計(jì)算所述模擬參考雷達(dá)圖與期望參考雷達(dá)圖之間不重疊的雷達(dá)區(qū)域,標(biāo)記為差異雷達(dá)區(qū)域；
21、引入粒子群算法定義第一倍率區(qū)間和第二倍率區(qū)間的每個(gè)倍率值為一個(gè)粒子，基于差異雷達(dá)區(qū)域評(píng)估計(jì)算每個(gè)粒子處于當(dāng)前位置的當(dāng)前適應(yīng)值，通過(guò)所述當(dāng)前適應(yīng)值不斷更新迭代粒子的個(gè)體最優(yōu)解與全局最優(yōu)解，生成滿足于差異雷達(dá)區(qū)域的最優(yōu)倍率值；
22、結(jié)合最優(yōu)倍率值分別與第一頻段波長(zhǎng)以及第二波長(zhǎng)頻段進(jìn)行相乘計(jì)算，最終得到設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化參數(shù)值。
23、進(jìn)一步的，本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例中，還包括以下步驟：
24、獲取雙頻四臂螺旋天線的若干當(dāng)前傳輸信號(hào)，對(duì)所述若干當(dāng)前傳輸信號(hào)進(jìn)行頻譜提取與分析，得到當(dāng)前傳輸信號(hào)的頻譜圖，根據(jù)所述頻譜圖確定雙頻四臂螺旋天線處于動(dòng)態(tài)時(shí)序下的當(dāng)前阻抗特性以及當(dāng)前駐波比；
25、構(gòu)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，所述一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)包括雙頻四臂螺旋天線，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙頻四臂螺旋天線的結(jié)構(gòu)為兩層FPC基材的層次疊加，用于提高信號(hào)通信質(zhì)量，兩層所述FPC基材通過(guò)雙面膠紙粘連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述FPC基材底端邊緣處設(shè)置有焊盤，每個(gè)所述焊盤均與四條螺旋天線對(duì)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙頻四臂螺旋天線通過(guò)所述焊盤焊接于PCB柔性印刷電路板的正面上，且所述焊盤數(shù)量設(shè)置有12個(gè)，使雙頻四臂螺旋天線與PCB柔性印刷電路板的通信更穩(wěn)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，四條所述螺旋天線的頂端均延伸設(shè)置有一段尺寸固定的延長(zhǎng)天線，即所述雙頻四臂螺旋天線多達(dá)有四條所述延長(zhǎng)天線，所述延長(zhǎng)天線繞置于FPC基材的頂部邊緣端，可增加信號(hào)的接收和發(fā)射距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述PCB柔性印
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述PCB柔性印刷電路板的背面安裝有電阻、電容、電感以及晶振，且所述PCB柔性印刷電路板的背面邊緣設(shè)置有多組卡扣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，多組所述卡扣用于扣置固定金屬屏蔽罩的邊緣，使得金屬屏蔽罩與PCB柔性印刷電路板及螺旋天線保持連接，所述金屬屏蔽罩為八邊形的輕薄鐵片狀，采用鋁材質(zhì)制成，所述金屬屏蔽罩的質(zhì)量為1.2克，減輕雙頻四臂螺旋天線的整體重量。
9.一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化與控制方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括如下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化與控制方法，其特征在于，還包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，所述一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)包括雙頻四臂螺旋天線，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙頻四臂螺旋天線的結(jié)構(gòu)為兩層fpc基材的層次疊加，用于提高信號(hào)通信質(zhì)量，兩層所述fpc基材通過(guò)雙面膠紙粘連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述fpc基材底端邊緣處設(shè)置有焊盤，每個(gè)所述焊盤均與四條螺旋天線對(duì)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙頻四臂螺旋天線通過(guò)所述焊盤焊接于pcb柔性印刷電路板的正面上，且所述焊盤數(shù)量設(shè)置有12個(gè)，使雙頻四臂螺旋天線與pcb柔性印刷電路板的通信更穩(wěn)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻四臂螺旋天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，四條所述螺旋天線的頂端均延伸設(shè)置有一段尺寸固定的延長(zhǎng)天線，即所述雙頻四臂螺旋天線多達(dá)有四條所述延長(zhǎng)天線，所述延長(zhǎng)天線繞置于fpc基材的頂部邊緣端，可增加信號(hào)的接收和發(fā)射距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻四臂螺旋天...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃杰武，陳啟燊，柯志強(qiáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳市雅諾訊科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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