專利名稱：一種適用于跳頻電臺(tái)的通信鞭天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及天線類，特別適用于跳頻電臺(tái)的通信鞭天線。
隨著現(xiàn)代通信技術(shù)尤其是戰(zhàn)術(shù)軍事通信技術(shù)的迅速發(fā)展，短波和超短波寬帶跳頻電臺(tái)的不斷問世，迫切需要能與其配套使用的體積小、效率高、電壓駐波比小的寬帶鞭天線。目前，在短波波段廣泛使用的帶有自動(dòng)天線調(diào)諧器的10米鞭天線，由于該天線的調(diào)諧速度只能達(dá)到秒級(jí)，跟不上跳頻電臺(tái)的跳頻速度，加之自動(dòng)天線調(diào)諧器本身的插損所造成的輻射效率降低等問題，因而已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)短波寬帶跳頻電臺(tái)的需要。
1981年美國(guó)公布的4302760專利就是針對(duì)解決跳頻電臺(tái)的天線而提出。該天線是一個(gè)高為3.4米，上幅射體由若干個(gè)長(zhǎng)短不等的金屬線組成，且?guī)в蟹钦{(diào)式阻抗匹配器的中饋鞭天線。該天線從不需要調(diào)諧這一點(diǎn)上看雖說能滿足寬帶跳頻電臺(tái)的要求，但卻又由于其阻抗匹配器是有耗元件，即由含鐵氧體磁環(huán)組成的網(wǎng)路。因而又存在著帶寬窄、電壓駐波比(VSWR)大，即在2.91的帶寬內(nèi)，只能使天線的VSWR≤3.5，不能與寬帶跳頻電臺(tái)配套使用的缺點(diǎn)。此外，由于這種天線在最低工作頻率30MHz時(shí)，天線VSWR≤3.5的最小電尺寸為h／λL＝0.34(h天線高度，λL最低工作頻率的波長(zhǎng))，如果按模型天線理論，把該天線用到短波的最低頻率3MHz上，則天線的實(shí)際高度應(yīng)為34米，這在實(shí)際中是難以實(shí)現(xiàn)的，因此該天線的最大缺陷是不能應(yīng)用到短波頻段。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述已有天線的不足，提供一種電尺寸相對(duì)短、頻帶寬、電壓駐波比小，既可適用短波又可適用超短波，特別是作寬帶跳頻電臺(tái)的發(fā)射和接收鞭天線。
本實(shí)用新型采用了寬帶中饋鞭天線的技術(shù)方案。其關(guān)鍵是在不對(duì)稱饋電中饋鞭天線的饋電點(diǎn)，串入了一個(gè)由無源無耗寬頻帶阻抗變換器和寬頻帶電抗補(bǔ)償元件組成的寬帶天線阻抗匹配器，且在天線的底部設(shè)有一絕緣板，避免天線及連接電纜接頭的外導(dǎo)體直接接地，達(dá)到了該天線在41左右的帶寬內(nèi)電壓駐波比VSWR≤2.0。
以下參照附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖圖2是本實(shí)用新型7m高天線在短波高頻段實(shí)測(cè)的電壓駐波比曲線圖圖3是本實(shí)用新型13m高天線在短波低頻段實(shí)測(cè)的電壓駐波比曲線圖圖4是本實(shí)用新型2m高天線在30～88MHz頻帶的實(shí)測(cè)電壓駐波比曲線圖參照?qǐng)D1本實(shí)用新型主要由無耗無源寬帶天線阻抗匹配器1和天線上輻射體2、下輻射體3組成。其中上輻射體2是一根導(dǎo)體，下輻射體3由金屬管5和同軸線4構(gòu)成，阻抗匹配器1是由阻抗變換器和電抗補(bǔ)償元件構(gòu)成，串連在上下輻射體之間。金屬管5的下端通過金屬法蘭盤9與同軸插座6相接，同軸插座6的上端與同軸線4的下端相接。同軸線4的上端外皮與金屬管5在a點(diǎn)相連接，并與阻抗匹配器的引出線22相連接。同軸線4的內(nèi)導(dǎo)體與寬帶天線阻抗匹配器的另一引出線33相接。阻抗匹配器的上端引出線11與天線上輻射體2相接。天線下輻射體3通過金屬法蘭盤9與絕緣板7相連，使用時(shí)天線通過絕緣板與地面相接，或與位于地面上的金屬三角架相接。阻抗匹配器1套裝在絕緣管8中，絕緣管8外套在上下輻射體之間。其作用主要是連接天線上下輻射體，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，此外還起到保護(hù)天線饋電點(diǎn)避免外界環(huán)境影響的作用。
實(shí)驗(yàn)表明，上輻射體2的高度h1大于下輻射體3的高度h2，且成一定比例時(shí)，天線的電性能才比較好，例如，在短波波段h1／h2＝1.4時(shí)，在4.31的頻帶內(nèi)，天線的VSWR≤2.0，在h1／h2＝2.4時(shí)，在51～91頻帶內(nèi)，65％～80％的頻率點(diǎn)上，天線的VSWR≤2.0，其余VSWR≤3.0。實(shí)驗(yàn)還表明，若天線及饋電電纜接頭的外導(dǎo)體直接接地時(shí)，天線的電壓駐波比將變壞。寬帶天線阻抗匹配器的尺寸隨工作頻率的增大而減小。
為了在4～30MHz的頻帶范圍內(nèi)，天線的電壓駐波比須小于2，本實(shí)用新型在短波頻段的應(yīng)用實(shí)例，采用了兩根寬帶中饋鞭天線，其中一根高7m，復(fù)蓋7～30MHz頻段，另一根高13m，復(fù)蓋3.6～16MHz頻段，使用時(shí)可以通過電子開關(guān)控制兩根天線工作。
圖2表明了7m高中饋鞭天線架設(shè)在地面上的實(shí)測(cè)電壓駐波比曲線，在7～30MHz的頻帶內(nèi)，電壓駐波比VSWR≤2.0。圖3表明了13m高中饋鞭天線架設(shè)在三角架上的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。由圖可見，在3.9～15.9MHz的頻帶內(nèi)，電壓駐波比VSWR≤2.0，在40～3MHz頻帶內(nèi)VSWR≤3.0。VSWR≤2的最低工作頻率為3.9MHz，此時(shí)天線的最小電尺寸為h／λL＝0.169。
圖4是本實(shí)用新型在軍用通信頻段30～88MHz，2m高天線的實(shí)測(cè)電壓駐波比曲線。在20～100MHz的頻帶范圍內(nèi)電壓駐波比VSWR≤3.0。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本實(shí)用新型由于采用無源無耗寬帶天線阻抗匹配器，因而在短波的高頻段和低頻段，即分別在4.31和3.91的頻帶范圍內(nèi)，不需要調(diào)諧，就能實(shí)現(xiàn)電壓駐波比VSWR≤2.0，滿足了寬帶短波跳頻電臺(tái)對(duì)天線電壓駐波比提出的要求。同時(shí)由于天線阻抗匹配器幾乎無耗，所以既提高了天線的輻射效率，又使天線阻抗匹配器具有以超小型體積承受大功率的能力。此外由于本實(shí)用新型的天線在電壓駐波比VSWR≤3.0的最小電尺寸h／λL≈0.15，因此如果最低工作頻率分別到3MHz和5MHz，則天線的實(shí)際高度分別為15m和9m，這種高度在許多場(chǎng)合均可實(shí)現(xiàn)。
(2)本實(shí)用新型所采用的寬帶天線阻抗變換器與10m鞭天線的自動(dòng)天線匹配器相比，除了前者能與寬帶短波及超短波跳頻電臺(tái)配合使用外(后者不能用于寬帶跳頻電臺(tái))，且體積、重量、價(jià)格均為10m鞭天線的幾十分之一到幾萬分之一。如上海某廠生產(chǎn)的軍用大功率短波天線匹配器每個(gè)售價(jià)7萬元，而本實(shí)用新型匹配器成本僅為幾十元，重量還不足500g。
該天線是軍事通信和民用通信的最佳寬頻帶短波和超短波天線。
權(quán)利要求1.一種中饋鞭天線，包括有上下輻射體，饋電點(diǎn)和阻抗匹配器，其特征在于a、饋電點(diǎn)設(shè)在上下輻射體的非對(duì)稱處，即上輻射體長(zhǎng)于下輻射體的位置；b、阻抗匹配器由無源無耗寬帶阻抗變換器和寬帶電抗補(bǔ)償元件構(gòu)成，串接在上下輻射體的饋電點(diǎn)；c、下輻射及饋電電纜接頭的外導(dǎo)體通過絕緣板接地。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種寬帶通信鞭天線。
該天線采用在非對(duì)稱中饋鞭天線的饋電點(diǎn)串入非調(diào)諧式寬帶無源無耗天線阻抗匹配器的方案。使天線不僅在最低工作頻率的電尺寸相對(duì)比較小，而且頻帶寬，電壓駐波比低。在短波3.9∶1～4.3∶1的帶寬內(nèi)，電壓駐波比VSWR≤2.0，在短波及超短波的5∶1～9∶1的帶寬內(nèi)，電壓駐波比VSWR≤3.0?？蓮V泛用作寬帶短波及超短波電臺(tái)，特別是跳頻電臺(tái)的發(fā)射和接收天線。
文檔編號(hào)H01Q9/04GK2149021SQ9320537
公開日1993年12月8日 申請(qǐng)日期1993年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月3日
發(fā)明者俱新德, 肖良勇, 董玉良, 徐良, 張建民, 霍學(xué)義 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)