一种四臂螺旋天线的制作方法

1.本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种四臂螺旋天线。


背景技术：

2.现如今，由于超高频射频识别技术(uhf rfid)具有识别距离远、识别率高、和传输速率高等优点，被广泛应用于物联网行业中。超高频射频识别技术的识别距离和识别率取决于应用于便携式rfid设备中天线的增益。
3.而便携式rfid设备中天线普遍采用以下两种方案：第一种方案采用陶瓷微带天线方案；第二种方案采用pcb级的四单元pifa(平面倒f天线)组合而形成的四臂螺旋天线的方案。上述两种方案虽然都能实现圆极化天线，但都有各有的优缺点。
4.第一种方案中的优点在于天线的剖面尺寸较小，制作成本低下，有利于设备的集成；缺点在于天线的带宽较窄，天线的增益偏低，天线的重量大且天线的波束不够宽。第二种方案虽然相较于第一种方案能够提高天线的增益、拓宽天线的带宽和天线波束，但第二种方案的天线尺寸较大，使得其馈电网络的损耗也较大。而且四臂螺旋天线的结构复杂，其中四个pifa振子需要印刷在高频pcb基材上，对焊接和装配工艺的要求较高，使得生产成本居高不下。即现有的天线结构无法兼顾微型化和高增益。为此，亟需提供一种四臂螺旋天线以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种四臂螺旋天线，降低了馈电网络的损耗，使得相同尺寸下四臂螺旋天线的增益最高。
6.为实现上述目的，提供以下技术方案：
7.一种四臂螺旋天线，包括：
8.馈电板，所述馈电板的一侧设有馈电网络，所述馈电网络包括首尾依次相连的第一微带线、第二微带线、第三微带线和第四微带线；所述第一微带线、所述第二微带线、所述第三微带线与所述第四微带线的宽度沿顺时针方向依次减小；所述第一微带线、所述第二微带线、所述第三微带线与所述第四微带线的长度均为所述四臂螺旋天线工作波长的四分之一；
9.四个pifa振子单元，四个所述pifa振子单元沿所述馈电板的周向依次首尾设置；所述第一微带线、所述第二微带线、所述第三微带线与所述第四微带线均包括馈电点，所述馈电点与每个所述pifa振子单元一一对应相连；
10.支撑件，设于所述馈电板上，用于支撑所述pifa振子单元。
11.作为上述四臂螺旋天线的一种可选方案，所述馈电板的另一侧设有金属层；所述pifa振子单元包括水平段、垂直段和接地段，所述水平段设于所述支撑件上，所述垂直段与所述接地段均垂直设于所述水平段的尾端，所述垂直段与所述馈电网络中的所述馈电点焊接，所述接地段与所述金属层焊接。
12.作为上述四臂螺旋天线的一种可选方案，所述水平段和所述垂直段的长度之和等于所述四臂螺旋天线工作波长的四分之一。
13.作为上述四臂螺旋天线的一种可选方案，所述接地段的长度大于所述垂直段的长度1mm-2mm。
14.作为上述四臂螺旋天线的一种可选方案，所述水平段、所述垂直段和所述接地段为一体结构。
15.作为上述四臂螺旋天线的一种可选方案，所述pifa振子由洋白铜材料制成。
16.作为上述四臂螺旋天线的一种可选方案，所述支撑件为绝缘件。
17.作为上述四臂螺旋天线的一种可选方案，所述支撑件为由塑料材料制成的u形板。
18.作为上述四臂螺旋天线的一种可选方案，所述支撑件由泡棉材质制成。
19.作为上述四臂螺旋天线的一种可选方案，所述支撑件沿竖直方向相对设置的两侧均设有胶层，用于连接所述馈电板和所述pifa振子单元。
20.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
21.本实用新型所提供的一种四臂螺旋天线通过在馈电板的一侧设置依次首尾相连的第一微带线、第二微带线、第三微带线和第四微带线，而且第一微带线、第二微带线、第三微带线和第四微带线的宽度沿顺时针方向依次减小，长度均为四臂螺旋天线工作波长的四分之一。四个pifa振子单元通过支撑件依次首尾相连地设于馈电板上，四个pifa振子单元分别通过对应的馈电点与第一微带线、第二微带线、第三微带线和第四微带线一一对应相连，形成了一个圆极化天线，而且上述馈电网络有效降低了损耗，提高了馈电效率，使得同等尺寸下的四臂螺旋天线的增益更高。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例中四臂螺旋天线的一种结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例中四臂螺旋天线的另一种结构示意图；
24.图3为本实用新型实施例中馈电板的结构示意图。
25.附图标记：
26.1、馈电板；2、pifa振子单元；3、支撑件；
27.11、第一微带线；12、第二微带线；13、第三微带线；14、第四微带线；141、馈电点；
28.21、接地段；22、垂直段；23、水平段。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
33.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。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实用新型中的具体含义。
34.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
36.如图1-图3所示，本实施例提供一种四臂螺旋天线，其通过在馈电板1的一侧设置依次首尾相连的第一微带线11、第二微带线12、第三微带线13和第四微带线14，而且第一微带线11、第二微带线12、第三微带线13和第四微带线14的宽度沿顺时针方向依次减小，长度均为四臂螺旋天线工作波长的四分之一。四个pifa振子单元2通过支撑件3依次首尾相连地设于馈电板1上。第一微带线11、第二微带线12、第三微带线13与第四微带线14均包括馈电点141，四个pifa振子单元2分别通过对应的馈电点141与第一微带线11、第二微带线12、第三微带线13和第四微带线14一一对应相连，形成了一个圆极化天线。上述四臂螺旋天线的天线增益为4.8dbic，辐射效率为75％，半功率水平波速宽度为110
°
，半功率垂直波速宽度为110
°
。其相对于与之尺寸相同的普通天线而言，损耗降低了0.7db，天线增益了0.7db，辐射效率提高了10％。即上述四臂螺旋天线形成了一个具有高增益、宽波束特点的圆极化天线，有效降低了损耗，提高了馈电效率，并且使得同等尺寸下的四臂螺旋天线的增益更高。
37.参考图3可知，可选地，第一微带线11的首端弯曲成u形结构，有效减少了四臂螺旋天线的尺寸。
38.进一步可选地，馈电板1的另一侧设有金属层。pifa振子单元2包括水平段23、垂直段22和接地段21，水平段23设于支撑件3上，垂直段22与接地段21均垂直设于水平段23的尾端，垂直段22与馈电网络中的馈电点141焊接，接地段21与金属层焊接，从而实现了pifa振
子单元2与馈电板1的装配。其中，垂直段22的长度决定了四壁螺旋天线在竖直方向上的尺寸。
39.由上述可知，垂直段22的长度越小，四壁螺旋天线就会越轻薄。但相应地，四壁螺旋天线的增益也会发生削减，因此，需要对垂直端的长度进行约束。进一步地，水平段23和垂直段22的长度之和等于四臂螺旋天线工作波长的四分之一。
40.进一步地，为了预留出接地段21与馈电板1焊接的部分，因此接地段21的长度大于垂直段22的长度1mm-2mm。
41.进一步可选地，水平段23、垂直段22和接地段21为一体结构，一方面便于pifa振子单元2的生产制造，另一方面只需将接地段21和馈电板1焊接在一起即可完成pifa振子单元2与馈电板1之间的装配，从而提高了装配效率。
42.在本实施例中，pifa振子由洋白铜材料制成，金属材料既可以辐射信号，又便于实现与馈电板1焊接。在其他实施例中，pifa振子单元2也可由其他金属制成。
43.进一步可选地，支撑件3为绝缘件，避免了支撑件3对四臂螺旋天线的辐射造成影响。
44.如图2所示，进一步可选地，支撑件3为由塑料材料制成的u形板。该u形板的设置能够减轻支撑件3的重量，使得四臂螺旋天线轻量化。
45.或者参考图1，进一步可选地，支撑件3由泡棉材质制成。泡棉材质的支撑件3不仅可以降低四臂螺旋天线的制作成本，还可以缓冲pifa振子单元2在四臂螺旋天线的运输和装配过程中受到的冲击。
46.进一步地，支撑件3沿竖直方向相对设置的两侧均设有胶层，用于连接馈电板1和pifa振子单元2，从而实现了pifa振子单元2在馈电板1上的稳固放置，避免在四臂螺旋天线的运输和装配过程中导致pifa振子单元2变形，进而保证了四臂螺旋天线的工作性能。
47.本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。