專(zhuān)利名稱(chēng)：H型偶極子輻射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種H型偶極子輻射器。該偶極子輻射器與底部金屬反射板一起，可直接作為線極化接收或發(fā)射天線，也可將多個(gè)H型偶極子輻射器組成陣列天線。
背景技術(shù)：
在天線技術(shù)中，偶極子輻射器是天線中的最基本單元，它不僅可以單獨(dú)用作發(fā)射和接收天線，而且可以組成具有各種方向性的陣列天線，因此直至目前，在天線技術(shù)領(lǐng)域里仍然廣泛使用著偶極子輻射器。傳統(tǒng)的偶極子輻射器如圖4所示，其電場(chǎng)所在的面為E面，磁場(chǎng)所在的面為H面，饋電點(diǎn)設(shè)在S、Z處，兩臂各流過(guò)相位相反的電流i。由于這種偶極子輻射器只在E面有方向性，在H面是無(wú)方向性的局限，因而存在的最大不足就是增益低，工作頻帶窄，直接影響了天線的接收和發(fā)射性能。
實(shí)用新型的內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種由雙∏形狀構(gòu)成的H型偶極子輻射器，使其在E面和H面均有方向性，以提高偶極子輻射器的增益和工作頻帶。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是改變傳統(tǒng)偶極子輻射器的結(jié)構(gòu)，將圖4所示的傳統(tǒng)雙臂偶極子輻射器的振子由一邊一個(gè)單面分裂為如圖2所示的一邊兩個(gè)面，并排成陣列，流過(guò)同相電流。整個(gè)偶極子輻射器包括偶極子，同軸線，饋電連接片，饋電支架和金屬反射板。該偶極子是由兩個(gè)形狀為∏形輻射振子排列組成的H形狀結(jié)構(gòu)，兩∏形輻射振子的橫臂A1與B1，A2與B2各流過(guò)相位相同的1/2電流，兩∏形輻射振子的CC’臂與A1、B1臂垂直，DD’臂與A2、B2臂垂直，CC’和DD’兩臂構(gòu)成雙線饋線，該兩線流過(guò)相位相反的電流，橫臂A1與B1，A2與B2之間均設(shè)為等間隔d。該饋電支架的形狀為下大上小，上端固定有偶極子，下端固定在金屬反射板上，饋電支架的兩臂之間夾有介質(zhì)固定塊，饋電支架的兩臂本身又構(gòu)成特性阻抗變化的傳輸線。該同軸線的外導(dǎo)體與饋電支架相連接，內(nèi)導(dǎo)體與饋電連接片相連接，構(gòu)成饋電變換器。該輻射器的饋電點(diǎn)設(shè)在兩∏形輻射振子排列的對(duì)稱(chēng)中心。
本實(shí)用新型由于采取了雙∏形輻射振子組成H形狀偶極子的結(jié)構(gòu)，因而不僅在E面有方向性，而且在H面也有方向性，其方向圖為一橢圓，橢圓的長(zhǎng)軸垂直于∏形振子所在的平面。同時(shí)由于∏形振子的A1臂和B1臂設(shè)有間隔d，故將oy方向和oy反方向的電磁部分能量貢獻(xiàn)到oz方向和oz反方向，于是提高了oz方向的增益。在一個(gè)頻帶內(nèi)，當(dāng)用的金屬反射板邊長(zhǎng)＞1.5λ時(shí)，其增益g＝8-9dB，即在一個(gè)工作頻帶內(nèi)，增益隨頻率而變化。與傳統(tǒng)的雙臂偶極子輻射器相比，還具有頻帶寬的優(yōu)點(diǎn)，如果將H型偶極子輻射器直接作接收和發(fā)射天線，如要求VSWR＜1.3時(shí)，頻帶寬度可達(dá)35％。實(shí)測(cè)表明，本實(shí)用新型比傳統(tǒng)雙臂偶極子輻射器的增益高2db。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。圖中1為H型偶極子，2為饋電用的同軸線，3為同軸線與H型偶極子變換器，同時(shí)也用作饋電支架。4為連接金屬反射板的緊固件，5為金屬反射板，6為同軸線內(nèi)導(dǎo)體的饋電連接片，7為介質(zhì)固定塊。
圖2為H型偶極子輻射器模型圖。其中E、F點(diǎn)為饋電處，A1和A2臂，B1和B2臂各流過(guò)相位相反的i/2電流，CC’和DD’形成饋電的傳輸線，兩線流過(guò)相位相反的電流。
圖3為右手螺旋坐標(biāo)系，oz的正方向穿出紙面，傳統(tǒng)的偶極子輻射器和H型偶極子輻射器處于坐標(biāo)系的xoy平面，激勵(lì)源都處于坐標(biāo)系的0點(diǎn)。
圖4為傳統(tǒng)的偶極子輻射器模型圖。其中S、Z為饋源點(diǎn)，兩臂A3和B3各流過(guò)相位相反的電流i。
在圖3所建立的坐標(biāo)系中，圖4的偶極子輻射器由于在yoz平面的方向圖為一園，故無(wú)方向性。而圖1的H型偶極子輻射器由于在yoz平面的方向圖為一橢園，所以有方向性。橢圓的長(zhǎng)軸與oz軸重合，橢圓的短軸與oy軸重合，在oz方向，A1和B1臂電流同相，合成場(chǎng)最強(qiáng)。隨著偏離oz方向的θ角，由于A1和B1的臂間距d的緣故，A1臂和B1臂電流合成場(chǎng)強(qiáng)存在相位差為2πdsin θ/λ，在oy方向(或反方向)，場(chǎng)強(qiáng)相差達(dá)到最大值為2πd/λ，這時(shí)場(chǎng)強(qiáng)最小。由此oy軸是橢圓方向圖的短軸，故在yoz平面內(nèi)的oz方向增益高于傳統(tǒng)的偶極子輻射器的增益。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型的實(shí)用結(jié)構(gòu)圖。圖1a、1b中的1為H型偶極子，該偶極子是由一對(duì)形狀為∏形的輻射振子組成，兩∏形輻射振子的A1、B1、A2、B2四個(gè)橫臂的臂長(zhǎng)L相等，且L＜λ/4，兩橫臂A1與B1，A2與B2的間距d相等，且d≌(0.15-0.2)λ。由于L∠λ/4，故H型偶極子輻射器的一邊仍然是半波偶極子。同軸線2在H型偶極子1的一側(cè)或穿過(guò)金屬反射板5，在金屬反射板的另一側(cè)貼近金屬反射板，同軸線2的外皮與金屬反射板5牢靠接觸，并焊接在饋電支架3的旁邊。同軸線一端的內(nèi)導(dǎo)體焊接在饋電連接片6上，饋電連接片6焊接在H型偶極子1的輻射振子另一邊，同軸線的另一端接輸入插頭。饋電支架3又可作為同軸線(不平衡)與平衡(H型偶極子)變換器。饋電支架3的形狀為下大上小，上端兩臂之間加有介質(zhì)固定塊7。偶極子1固定在饋電支架3的上端，金屬反射板5通過(guò)縲釘或鉚釘4固定在饋電支架3的下端。同軸線2的內(nèi)導(dǎo)體與饋電連接片6相連接，形成了同軸線與H型偶極子的饋電變換器。饋電支架的高度h≌λ/4，饋電支架的兩臂形成了λ/4終端短路傳輸線。金屬反射板5的作用是將H型偶極子輻射器與oz相反方向的能量反射到oz方向，增加oz方向的增益。根據(jù)不同的工作頻率(不同波長(zhǎng))不同金屬反射板的大小，調(diào)整∏形輻射振子的臂長(zhǎng)L、臂寬D、兩臂之間的距離d、饋電支架的高度h、饋電支架上端兩臂之間的距離M，就可以使同軸線輸入端的電壓駐波比VSWR盡可能低。通常，同軸線2的特性阻抗為50Ω時(shí)，同軸線的輸入端電壓駐波比VSWR＜1.05。∏形輻射振子和饋電支架所使用的材料一般為純銅或黃銅，其厚度和寬度既要保證該振子的機(jī)械強(qiáng)度，又要保證當(dāng)調(diào)整電壓駐波比VSWR接近匹配時(shí)不能變形。
權(quán)利要求1.一種H型偶極子輻射器，包括偶極子(1)，反射板(5)，同軸線(2)，饋電連接片(6)，饋電支架(3)，偶極子與反射板分別固定在饋電支架(3)的上下兩端，同軸線與饋電連接片相連接，構(gòu)成饋電變換器，其特征在于偶極子(1)是由兩個(gè)形狀為∏形輻射振子排列組成的H形狀結(jié)構(gòu)，兩∏形輻射振子的橫臂A1與B1，A2與B2各流過(guò)相位相同的1/2電流，兩∏形輻射振子的CC’臂與A1、B1臂垂直，DD’臂與A2、B2臂垂直，CC’和DD’兩臂構(gòu)成雙線饋線，該兩線流過(guò)相位相反的電流，橫臂A1與B1，A2與B2之間均設(shè)為等間隔d。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子輻射器，其特征在于兩∏形輻射振子的四個(gè)橫臂A1、B1、A2、B2的臂長(zhǎng)L相等，且L＜λ/4，橫臂A1與B1，A2與B2的之間的間距d≌(0.15-0.2)λ。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子輻射器，其特征在于饋電支架(3)的高度h≌λ/4。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種H型偶極子輻射器。主要解決傳統(tǒng)雙臂偶極子輻射器在H面無(wú)方向性的問(wèn)題。采用將輻射器的振子由一邊一個(gè)單面設(shè)為一邊兩個(gè)面的結(jié)構(gòu)。整個(gè)H型偶極子輻射器包括偶極子1,同軸線2,饋電連接片6,饋電支架3和金屬反射板5。偶極子1是由兩個(gè)形狀為П形的輻射振子排列組成,每個(gè)П形輻射振子的橫臂A
文檔編號(hào)H01Q15/00GK2517126SQ0222447
公開(kāi)日2002年10月16日 申請(qǐng)日期2002年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月25日
發(fā)明者倪長(zhǎng)生 申請(qǐng)人:西安海天天線科技股份有限公司