[发明专利]一种调整螺旋天线直径的装置、方法及螺旋天线

说明书

本发明公开了一种调整螺旋天线直径的装置、方法及螺旋天线，该装置包括螺旋支架、转轴、撑杆，转轴的轴线与螺旋支架的轴线重合，撑杆包括固定结构、滑环、撑杆本体和撑杆穿线环，转轴周向上设有若干个凸起板，固定结构固定在凸起板上，滑环卡在螺旋支架上，可沿螺旋支架滑动，用于形成螺旋天线的导线穿过每个撑杆上的撑杆穿线环，转轴步进电机、引线收放步进电机均与控制电路连接。本发明螺旋天线设置在撑杆上，随着转轴步进电机旋转，螺旋天线直径会发生变化，同时引线收放步进电机旋转可实现软导线的收放，从而实现了螺旋天线直径的自动调整，解决了现有螺旋天线工作模式单一的问题。

技术领域

本发明涉及天线研究领域，特别涉及一种调整螺旋天线直径的装置、方法及螺旋天线。

背景技术

螺旋天线是天线的一种，可以收发空间中旋转的偏振电磁信号。这种天线通常用在卫星通讯的地面站中，由金属导线或金属管绕制成螺旋形，用非平衡馈线，比如同轴电缆馈电，同轴线内导体与螺旋线的一端相接，外导体与地板相接。

螺旋天线通常是由多个螺旋部分和一个反射器组成。反射器呈圆形或方形。螺旋部分的半径在八分之一到四分之一波长之间。天线的最小尺度取决于所采用的低频信号频率大小，天线的辐射模式与天线的直径相关。因此，对于无线网络协调器上的螺旋天线，要完成对所管理的无线终端节点的无线信号数据传输，保持信号场强均满足要求，就需要对螺旋天线的直径进行适应性的调整，实现螺旋天线辐射模式的改变。

参见图1(a)、(b)、螺旋天线主要包括如下几个关键参数：螺旋天线的直径D、螺旋天线的周长C、螺距S、螺距角α、一圈的长度L、圈数N、轴长A、螺旋导线直径d。上述参数之间存在以下关系：

若S→0(α＝0°)，螺旋天线蜕化成环天线；若D→0(α＝90°)，螺旋天线蜕化成线天线。

螺旋天线根据D/λ值范围的不同，分为三种辐射模式：

1.法向模式：D/λ＜0.18，其最大辐射方向为垂直于螺旋天线的轴线。

2.轴向模式：0.25≤D/λ≤0.46，其最大辐射方向为螺旋天线的轴线。

3.圆锥形模式：D/λ>0.5，其最大辐射方向为沿螺旋天线的轴线以锐角旋转的圆。

在对无线网协调器螺旋天线设计时，需要通过螺旋天线能对下属所有无线终端节点进行数据的发送和接收。由于各个无线终端节点所处的位置不同，使协调器接收到的无线信号场强不同，有的地方高，有的地方低。现有无线协调器的螺旋天线多为固定的法向模式，对天线轴向和偏轴向方向的无线终端节点收发信号最弱，因此导致无线网络协调器无法与此方向的无线终端节点连接，影响无线网的数据传输。

针对上述问题，研究一种可工作于多种辐射模式，使得无线网的协调器螺旋天线可对所管理的下属所有无线终端节点均能进行数据传输的螺旋天线具有重要应用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种调整螺旋天线直径的装置，该装置可以随机改变螺旋天线的直径，从而改变螺旋天线的辐射模式，使螺旋天线可以在法向模式、轴向模式、圆锥形模式下任意转换，解决了现有螺旋天线工作模式单一的问题。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述装置的调整螺旋天线直径的方法，该方法通过控制两个电机的转动来控制螺旋天线导线的收放，进而改变螺旋天线的直径和辐射模式，实现了根据无线网络协调器接收到的信号场强的不同自动改变螺旋天线的辐射方向，提高发射和接收信号的场强。

本发明的另一目的在于提供一种包括上述装置的螺旋天线，该天线直径可调，从而可根据无线网络协调器接收到的信号场强的不同实时调整天线的辐射方向，提高接收信号的场强。