專利名稱：組合復(fù)用寬帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種短波、超短波通信用的組合復(fù)用寬帶天線，屬于通信領(lǐng)域
背景技術(shù)：
目前，隨著寬帶通信設(shè)備日益進(jìn)步，天線的寬頻帶技術(shù)也在不斷地發(fā)展。通常天線的工作帶寬，是指天線的主要電性能指標(biāo)，如輸入阻抗、增益、主瓣寬度、副瓣電平和極化特性等都滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)的頻率范圍。在上個世紀(jì)五十年代以前，天線的帶寬一般還不超過2:1，而五十年代后，特別是Rumsey于1957年提出的所謂頻率無關(guān)天線的概念，以及隨后的平面等角螺旋天線和對數(shù)周期結(jié)構(gòu)天線的出現(xiàn)，把天線的帶寬擴(kuò)展到了 40:1或更寬。增加天線工作帶寬的一個比較有效的方法是對線天線進(jìn)行加載，即在天線合適的位置上插入阻抗元件，并在天線輸入端加上寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)，來進(jìn)一步改善天線的阻抗特性。最早使用的加載線天線是在距天線末端1/4位置處進(jìn)行電阻加載的Altshuler天線，后來一些學(xué)者設(shè)計(jì)了采用電阻和電容混合加載的天線以及RLC混合加載的天線，取得了較好的效果。近年來，為獲得更好的電性能，一些學(xué)者將全局最優(yōu)化算法——遺傳算法應(yīng)用于電磁學(xué)領(lǐng)域，使得許多復(fù)雜問題迎刃而解。其中，部分學(xué)者借助遺傳算法優(yōu)化設(shè)計(jì)加入集總負(fù)載和寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的線天線，設(shè)計(jì)了許多超寬帶天線，為天線寬帶化技術(shù)開辟了一片新的天地。另外，在天線尺寸允許的情況下，采用體積型天線不失為一種有效的手段。通過設(shè)計(jì)，加大輻射體的尺寸，改變輻射體形狀，使天線的輸入阻抗隨工作波長的變化比較緩慢，天線具有寬帶性。但對于帶寬要求較寬的寬帶天線，采用單一天線來實(shí)現(xiàn)時(shí)，得到的電壓駐波比、天線增益和天線方向圖等電性能指標(biāo)，較難同時(shí)滿足設(shè)計(jì)要求。對于底饋天線，由于環(huán)境的變化(如天線工作時(shí)接地的好壞、載體與之相對位置的改變等)，會影響天線的輸入阻抗和輻射性能，使匹配工作困難。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種受天線載體或周圍環(huán)境的影響較小、阻抗匹配容易、能提高天線輻射效率的組合復(fù)用寬帶天線。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是一種組合復(fù)用寬帶天線，它包括天線罩、寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)、第一電纜、第二電纜、雙工器、天線底座、接口插座和第三電纜，天線罩內(nèi)安裝有位于天線罩內(nèi)上部的低段天線輻射體和位于天線罩內(nèi)下部的高段天線輻射體，低段天線輻射體由低段天線上輻射體和低段天線下輻射體組成，低段天線上輻射體和低段天線下輻射體通過低段天線中間聯(lián)接件連接在一起，高段天線輻射體由高段天線上輻射體和高段天線下輻射體組成，高段天線上輻射體和高段天線下輻射體通過高段天線中間聯(lián)接件連接在一起，寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)位于低段天線中間聯(lián)接件處的低段天線輻射體上，低段天線上輻射體和低段天線下輻射體均與該寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)連接，第一電纜的一端與該寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)連接，另一端與雙工器的一輸入端連接，第二電纜的一端與高段天線上輻射體和高段天線下輻射體的連接處連接，另一端與雙工器的另一輸入端連接，接口插座通過第三電纜與雙工器的輸出端連接，該接口插座固定在天線底座的中部，天線底座與天線罩的底部固定連接，天線底座的頂部固定連接有高段天線固定座，該高段天線固定座與高段天線下輻射體的底部固定連接，雙工器安裝在高段天線固定座內(nèi)。進(jìn)一步，所述的低段天線上輻射體的頂部安裝有天線支撐蓋。進(jìn)一步，在所述的天線罩的中部還安裝有低段天線固定座，低段天線固定座的頂部固定著低段天線下輻射體，低段天線固定座的底部固定著高段天線 上輻射體。進(jìn)一步，在所述的高段天線中間聯(lián)接體的外壁上套裝有高段天線藕合套。進(jìn)一步，所述的天線底座為法蘭盤結(jié)構(gòu)，并設(shè)置有安裝孔。更進(jìn)一步，所述的天線罩采用環(huán)氧玻璃鋼材料制成。采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下的有益效果I、由于本專利采取組合復(fù)用技術(shù)，將整個頻段劃分為高低兩個子頻段，先運(yùn)用寬帶小型化技術(shù)、寬帶阻抗匹配技術(shù)，分別合理設(shè)計(jì)兩個子頻段天線輻射體，再將兩個子頻段天線通過雙工器合并輸出。由于低頻段最大波長達(dá)10米，按半波振子天線估算尺寸需達(dá)5米左右，尺寸過高給將來應(yīng)用帶來不便和局限。通過寬帶小型化技術(shù)目前將整個天線尺寸限定在2. 7米以內(nèi)，增加寬帶阻抗匹配電路進(jìn)行阻抗匹配。采用兩個天線分段工作的設(shè)計(jì)，將每個天線的工作頻段減小，降低了阻抗匹配的難度，均衡了阻抗與天線增益的矛盾，同時(shí)采用組合復(fù)用技術(shù)又充分提高了天線輻射體的利用率，提高了天線的輻射效率；2、對于各子天線運(yùn)用寬帶小型化技術(shù)，采取寬帶振子中饋天線方案，阻抗隨工作波長的變化比較緩慢，中饋天線由于饋電方式有別于底饋天線，受天線載體、周圍環(huán)境的影響較??；3、本專利在設(shè)計(jì)時(shí)采用一體化的設(shè)計(jì)方案，天線整體為立式圓柱體結(jié)構(gòu)，低段天線輻射體和高段天線輻射體及相關(guān)電路均安裝于天線罩內(nèi)，只通過接口插座與外界相連，天線組裝時(shí)先將兩個子天線分別安裝好，再將兩個子天線組合固定于天線底座上，最后再將起支撐防護(hù)作用的天線罩安裝固定于低段天線輻射體和高段天線輻射體的外部，天線罩底部通過天線底座法蘭盤結(jié)構(gòu)，用螺栓與外部支架安裝固定。其整體為密封式，另外再加上高段天線藕合套的作用，能較好地防護(hù)和阻隔外界環(huán)境對輻射體的各種影響和破壞，使得天線能在惡劣的環(huán)境中穩(wěn)定可靠地工作；4、在天線輻射體中間部分采取了加固措施，增強(qiáng)天線的抗震和抗沖擊性能；5、另外天線罩采用介電損耗小、耐鹽霧、耐腐蝕和不易老化的優(yōu)質(zhì)環(huán)氧玻璃鋼加工而成，在保證天線強(qiáng)度和各項(xiàng)防護(hù)要求的同時(shí)盡可能的減少了對天線輻射性能的影響。

圖I為本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的原理框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，[0022]如圖I所示，一種組合復(fù)用寬帶天線，它包括天線罩2、寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)5、第一電纜
7、第二電纜11、雙工器13、天線底座16、接口插座17和第三電纜18，天線罩2內(nèi)安裝有位于天線罩2內(nèi)上部的低段天線輻射體20和位于天線罩2內(nèi)下部的高段天線輻射體21，低段天線輻射體20由低段天線上輻射體3和低段天線下輻射體6組成，低段天線上輻射體3和低段天線下輻射體6通過低段天線中間聯(lián)接件4連接在一起，高段天線輻射體21由高段天線上輻射體9和高段天線下輻射體14組成，高段天線上輻射體9和高段天線下輻射體14通過高段天線中間聯(lián)接件10連接在一起，寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)5位于低段天線中間聯(lián)接件4處的低段天線輻射體20上，低段天線上輻射體3和低段天線下輻射體6均與該寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)5連接，第一電纜7的一端與該寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)5連接，另一端與雙工器13的一輸入端連接，第二電纜11的一端與高段天線上輻射體9和高段天線下輻射體14的連接處連接，另一端與雙工器13的另一輸入端連接，接口插座17通過第三電纜18與雙工器13的輸出端連接，該接口插座17固定在天線底座16的中部，天線底座16與天線罩2的底部固定連接，天線底座16的頂部固定連接有高段天線固定座15,該高段天線固定座15與高段天線下福射體14的底部固定連接，雙工器13安裝在高段天線固定座15內(nèi)。所述的低段天線上輻射體3的頂部安裝有天線支撐蓋I。在所述的天線罩2的中部還安裝有低段天線固定座8，低段天線固定座8的頂部固定著低段天線下輻射體6，低段天線固定座8的底部固定著高段天線上輻射體9。在所述的高段天線中間聯(lián)接體10的外壁上套裝有高段天線藕合套12。所述的天線底座16為法蘭盤結(jié)構(gòu)，并設(shè)置有安裝孔19。所述的天線罩2采用環(huán)氧玻璃鋼材料制成。本實(shí)用新型的工作原理如下如圖I所示，天線整體為立式圓柱體結(jié)構(gòu)，低段天線輻射體20和高段天線輻射體21及相關(guān)電路均安裝于天線罩2內(nèi)，只通過接口插座17與外界相連，天線組裝時(shí)先將兩個子天線分別安裝好，再將兩個子天線組合固定于天線底座16上，最后再將起支撐防護(hù)作用的天線罩2安裝固定于低段天線輻射體20和高段天線輻射體21的外部，天線罩2底部通過天線底座16法蘭盤結(jié)構(gòu)，用螺栓與外部支架安裝固定。其整體為密封式，另外再加上高段天線藕合套12的作用，能較好地防護(hù)和阻隔外界環(huán)境對輻射體的各種影響和破壞，使得天線能在惡劣的環(huán)境中穩(wěn)定可靠地工作；在天線輻射體中間部分采取了加固措施，增強(qiáng)天線的抗震和抗沖擊性能；另外天線罩2采用介電損耗小、耐鹽霧、耐腐蝕和不易老化的優(yōu)質(zhì)環(huán)氧玻璃鋼加工而成，在保證天線強(qiáng)度和各項(xiàng)防護(hù)要求的同時(shí)盡可能的減少了對天線輻射性能的影響。對于各子天線運(yùn)用寬帶小型化技術(shù)，采取寬帶振子中饋天線方案，阻抗隨工作波長的變化比較緩慢，中饋天線由于饋電方式有別于底饋天線，受天線載體、周圍環(huán)境的影響 較小，因此，寬帶中饋天線被廣泛的應(yīng)用于車輛、艦艇等移動的短波、超短波通信中。如圖2所示的原理框圖，在本設(shè)計(jì)中，首先，合理劃分子天線頻段，應(yīng)用天線設(shè)計(jì)仿真軟件分別對兩子頻段寬帶中饋天線進(jìn)行建模仿真分析，研究了各子頻段寬帶天線的半徑、高度及饋線長度和寄生耦合單元等各結(jié)構(gòu)參數(shù)對天線電特性的影響，初步了解了各子頻段寬帶天線的寬頻帶電性能。其次，結(jié)合遺傳算法，對寬帶天線的各結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)與研究。再次，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測試，采用實(shí)頻法和計(jì)算機(jī)仿真，優(yōu)化設(shè)計(jì)天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)5和雙工器13 (頻段選擇與合成網(wǎng)絡(luò))，最后將兩子頻段天線組合復(fù)用，完成整體天線。[0028]本實(shí)用新型的發(fā)送和接收模式如下發(fā)送模式a)電信號由超短波電臺天線口通過接入接口插座17的射頻電纜傳送入天線端□。b)進(jìn)入天線端口后，經(jīng)雙工器13的頻率分配網(wǎng)絡(luò)選擇后進(jìn)入高段天線輻射體21或低段天線輻射體20。c )電信號由經(jīng)高段天線輻射體21或低段天線輻射體20轉(zhuǎn)化為空間電磁波向外輻射。接受模式a)空間電磁波由經(jīng)高段天線輻射體21或低段天線輻射體20耦合轉(zhuǎn)化為輻射體內(nèi)電信號；b)輻射體內(nèi)電信號，經(jīng)雙工器13到達(dá)天線端口 ；c)天線端口電信號通過接入接口插座17的射頻電纜傳送入超短波電臺。以上所述的具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種組合復(fù)用寬帶天線，其特征在于它包括天線罩(2)、寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)(5)、第一電纜(7)、第二電纜(11)、雙工器(13)、天線底座(16)、接口插座(17)和第三電纜(18)，天線罩(2)內(nèi)安裝有位于天線罩(2)內(nèi)上部的低段天線輻射體(20)和位于天線罩(2)內(nèi)下部的高段天線輻射體(21)，低段天線輻射體(20 )由低段天線上輻射體(3 )和低段天線下輻射體(6)組成，低段天線上輻射體(3)和低段天線下輻射體(6)通過低段天線中間聯(lián)接件(4)連接在一起，高段天線輻射體(21)由高段天線上輻射體(9)和高段天線下輻射體(14)組成，高段天線上輻射體(9)和高段天線下輻射體(14)通過高段天線中間聯(lián)接件(10)連接在一起，寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)(5)位于低段天線中間聯(lián)接件(4)處的低段天線輻射體(20)上，低段天線上輻射體(3)和低段天線下輻射體(6)均與該寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)(5)連接，第一電纜(7)的一端與該寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)(5)連接，另一端與雙工器(13)的一輸入端連接，第二電纜(11)的一端與高段天線上輻射體(9)和高段天線下輻射體(14)的連接處連接，另一端與雙工器(13)的另一輸入端連接，接口插座(17 )通過第三電纜(18 )與雙工器(13 )的輸出端連接，該接口插座(17)固定在天線底座(16)的中部，天線底座(16)與天線罩(2)的底部固定連接，天線底座(16)的頂部固定連接有高段天線固定座(15),該高段天線固定座(15)與高段天線下福射體(14)的底部固定連接，雙工器(13)安裝在高段天線固定座(15)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合復(fù)用寬帶天線，其特征在于所述的低段天線上輻射體(3)的頂部安裝有天線支撐蓋(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合復(fù)用寬帶天線，其特征在于在所述的天線罩(2)的中部還安裝有低段天線固定座(8)，低段天線固定座(8)的頂部固定著低段天線下輻射體(6)，低
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合復(fù)用寬帶天線，其特征在于在所述的高段天線中間聯(lián)接體(10)的外壁上套裝有高段天線藕合套(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合復(fù)用寬帶天線，其特征在于所述的天線底座(16)為法蘭盤結(jié)構(gòu)，并設(shè)置有安裝孔(19)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合復(fù)用寬帶天線，其特征在于所述的天線罩(2)采用環(huán)氧玻璃鋼材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種組合復(fù)用寬帶天線，它包括天線罩、寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)、第一電纜、第二電纜、雙工器、天線底座、接口插座和第三電纜，天線罩內(nèi)安裝有位于天線罩內(nèi)上部的低段天線輻射體和位于天線罩內(nèi)下部的高段天線輻射體，低段天線輻射體由低段天線上輻射體和低段天線下輻射體組成，寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)位于低段天線中間聯(lián)接件處的低段天線輻射體上，低段天線上輻射體和低段天線下輻射體均與該寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)連接。本實(shí)用新型受天線載體或周圍環(huán)境的影響較小、阻抗匹配容易、能提高天線輻射效率，被廣泛的應(yīng)用于車輛、艦艇等移動的短波、超短波通信中。
文檔編號H01Q1/42GK202363590SQ20112048695
公開日2012年8月1日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者史新國, 朱孟開, 朱新龍, 蔡煥彩, 郭英健 申請人:常州國光數(shù)據(jù)通信有限公司