Vhf波段與x波段復合天線的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型屬于天線技術領域，涉及一種VHF與X雙波段復合的天線，可用于大型艦船或其他較大載體的天線。
【背景技術】
[0002]在短波通信過程中，通常希望通信用天線能夠在水平面內(nèi)形成一個全向的方向圖，較為常見的通信天線形式有半波陣子天線和帶地面反射板的單極子天線等，而帶地面反射板的單極子天線可以看作是特殊的半波陣子天線。半波陣子天線的工作原理如圖1所示，信號源通過高頻接頭對半波陣子的兩臂饋以等幅反相的高頻電流，高頻電流通過半波陣子的兩臂形成有效輻射得到遠場方向圖。
[0003]在某些通信天線的安裝架設過程當中要求整個安裝和驅(qū)動系統(tǒng)具有較高的可靠性、較小的架設空間以及多個高架系統(tǒng)之間不存在相互影響。這就要求通信天線與其它一個或者多個天線進行復合?，F(xiàn)階段通信天線與其它天線進行復合主要有物理上的復合和電氣上的復合兩種，物理上的復合是將通信天線與被復合天線固定在同一個安裝固定設備的不同高度上，通過高度上的區(qū)分將通信天線與其它天線之間的影響降到最小，因而此種結構上較為復雜。電氣上的復合是在多個工作頻段上設計均能夠工作的雙頻段或者多頻段天線，此方法使用一個射頻接頭對天線饋電，通過天線內(nèi)部復雜的饋電電路實現(xiàn)天線的雙頻或者多頻工作，但是此種天線的工作頻率一般只限制在倍頻附近，不能用于工作在相差較遠的兩個頻率的天線之間的復合，通常這種情況下多頻段之間的饋線或天線本體會產(chǎn)生較強的相互影響。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種VHF波段與X波段復合天線，以擴展天線的工作頻率，同時滿足通信系統(tǒng)和火控系統(tǒng)的需求，避免兩個系統(tǒng)的天線互相影響。
[0005]實現(xiàn)本實用新型目的技術思路是:利用X波段天線以及X波段天線支撐結構和伺服機構設計VHF波段天線，形成X與VHF雙波段復合天線。
[0006]根據(jù)上述思路，本實用新型包括:X波段天線、支撐結構和伺服機構，支撐結構固定在X波段天線與伺服機構之間，其特征在于:
[0007]支撐結構中添加有介質(zhì)材料并固定有高頻接頭，該高頻插頭的外殼與伺服機構連接，內(nèi)芯與X波段天線相連，該介質(zhì)材料將X波段天線與伺服機構從電氣上分成上下兩部分，使X波段天線與伺服機構分別形成VHF波段天線的上下兩臂。
[0008]上述VHF波段與X波段復合天線，其特征在于:伺服機構外添加有扼流套，用于限制電流在伺服機構上的流動狀態(tài)。
[0009]上述VHF波段與X波段復合天線，其特征在于:伺服機構的高度:h> λ/10，λ為工作波長。
[0010]上述VHF波段與X波段復合天線，其特征在于:扼流套的長度為:1 = (1+0.225/(In (2 JT / λ *a))) * λ /4 ；
[0011]式中，λ為工作波長，a為扼流套的半徑，b < a < b+A/10,b為伺服機構的半徑。
[0012]上述VHF波段與X波段復合天線，其特征在于:介質(zhì)材料選用介電常數(shù)在2?6之間的耐磨材料。
[0013]上述VHF波段與X波段復合天線，其特征在于:支撐結構的采用圓柱體結構，其半徑c的取值為:λ /10 < c < λ /4，λ為工作波長。
[0014]上述VHF波段與X波段復合天線，其特征在于X波段天線、支撐結構和伺服機構的外殼均采用金屬。
[0015]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點:
[0016]1.結構簡單。本實用新型不需要重新設計復雜的結構，只是對原天線系統(tǒng)進行簡單的電氣分離，在基本不增加結構件的情況下利用X波段天線及其附屬部件就可實現(xiàn)VHF天線功能。
[0017]2.性能可靠。本實用新型的復合形式由于是借助于X波段的外形及其附屬部件實現(xiàn)VHF波段，兩個頻段沒有共同的饋電裝置或共用天線本體部分，即兩個波段沒有共同的信號通道，因而這種復合天線的兩個頻段互不影響，也就是說VHF波段的實現(xiàn)完全不影響X波段的天線性能。
[0018]3.可靠性高，本實用新型基本上沒有增加額外的結構件，因此復合以后的天線可靠性與X波段天線可靠性基本持平，并且省去額外設計VHF天線所帶來的可靠性問題，隱形的消除了 VHF天線所必須的支撐架等影響。
[0019]4.空間利用率高，本實用新型將VHF波段天線和X波段天線復合在一起，節(jié)省了空間。
[0020]5.成本低。本實用新型將VHF波段天線和X波段天線復合在一起后共用一套支撐和傳動裝置，在原天線基礎上簡單改造即形成雙波段天線，大大降低了成本。
【附圖說明】
[0021]圖1現(xiàn)有VHF波段天線原理圖；
[0022]圖2是本實用新型VHF波段和X波段復合天線示意圖。
[0023]圖3是本實用新型的VHF波段天線饋電放大示意圖。
[0024]圖4 VHF波段天線不加扼流套時的輻射方向圖。
[0025]圖5 VHF波段天線加扼流套時的輻射方向圖。
[0026]圖6 VHF波段天線與X波段天線在VHF波段的隔離度曲線圖。
[0027]圖中，1-普通半波陣子的輻射臂，2—射頻信號源，3-VHF波段天線饋電結構圖，4—X波段天線，5—介質(zhì)材料，6—扼流套，7—X波段天線支撐裝置，8—VHF波段天線射頻接頭，9—VHF波段天線射頻接頭內(nèi)芯。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖對本實用新型的結構進行詳細描述。
[0029]一.技術原理
[0030]參照圖1，理論上的半波陣子天線包括兩個臂和射頻信號源，兩個臂上加載幅度相等、相位相反的電流。如圖1所示的普通半波陣子的輻射臂I和射頻信號源2，兩個圓柱形分別構成天線輻射體的兩個臂，高頻信號從射頻信號源2輸入，在普通半波陣子的輻射臂I中的兩臂形成幅度相等、相位相反的電場分布。
[0031]基于以上半波振子天線的原理，本實用新型用X波段天線與其伺服機構分別做為半波振子天線的兩臂，在X波段天線支撐裝置中加入高頻接頭，芯分別與X波段天線和伺服機構相連，這樣就實現(xiàn)了一個VHF波段的半波振子天線。
[0032]二.天線結構
[0033]參照圖2，本實用新型的VHF波段和X波段復合天線，包括X波段天線、X波段天線支撐結構、伺服機構、介質(zhì)材料、高頻接頭以及扼流套。X波段天線根據(jù)需要自行設計，VHF波段天線形成過程如下:
[0034]步驟I VHF波段天線上半部分
[0035]將介質(zhì)材料的外形做成帶裙邊的空心環(huán)形或圓柱形或其他中空帶裙邊的形狀，具體形狀應能嵌套在X波段天線支撐裝置中間；裙邊應介于X波段天線與X波段天線支撐裝置中間，并能達到隔斷X波段天線與X波段天線支撐裝置之間直流電的目的；介質(zhì)材料的硬度和厚度應能達到支撐X波段天線重量或其他要求的目的；介質(zhì)材料與X波段天線支撐裝置應機械良好裝配；
[0036]將X波段天線支撐裝置與介質(zhì)材料連接后，將高頻接頭與介質(zhì)材料或X波段天線支撐裝置機械牢固裝配，由于高頻接頭外殼與X波段天線支撐裝置需要電氣上的連接關系，可在裝配的地方將介質(zhì)材料打孔或挖去一部分，直接將高頻接頭外殼與X波段天線支撐裝置連接或用導體連接(注意高頻接頭內(nèi)芯不要連到外殼或?qū)Ь€上)；利用導線(不局限于導線，任何導體都可以)將高頻頭內(nèi)芯延伸出來并連接到X波段天線；
[0037]將X波段天線機械裝配到X波段天線支撐裝置上，這樣形成了 VHF波段天線的上半部分。
[0038]步驟2形成VHF波段天線下半部分
[0039]將X波段天線支撐裝置與伺服機構機械連接則形成形成VHF波段天線下半部分，此處注意一定要保證良好的電氣上的連接，必要時可用三用表檢測連接情況。
[0040]步驟3伺服部分扼流套的加裝
[0041]對稱陣子為典型的諧振天線，一般情況下，上述步驟形成的天線性能都會有這樣那樣的缺陷，所以在工程上都需要加上一個扼流套。
[0042]由于扼流套是金屬的，加在X波段天線一側時可能影響X波段天線的工作情況，所以本實用新型選擇加在伺服機構外測，調(diào)整扼流套的長度為
[0043]I = (1+0.225/ (In (2 π / λ *a))) * λ /4
[0044]式中，λ為工作波長，a為伺服機構的半徑，可以使VHF波段對稱陣子在對應的頻率的得到較好的輻射特性。
[0045]扼流套應該為圓形或圓柱形，套在伺服機構外圍，扼流套與伺服機構之間可填充必要的介質(zhì)。
[0046]三.天線的性能結果
[0047]VHF波段天線不加扼流套和加扼流套的增益方向圖對比，參見圖4和圖5，圖中可看出增益明顯增大，方向圖的不圓度明顯減小。
[0048]VHF波段天線與X波段天線在VHF波段的隔離度情況，參見圖6所示，圖中仿真隔離度曲線顯示隔離度明顯大于70dB。其中，縱坐標標示幅度，橫坐標標示頻率。
【主權項】
1.VHF波段與X波段復合天線，包括X波段天線(4)、介質(zhì)材料(5)和X波段天線支撐裝置(7)，介質(zhì)材料(5)固定在X波段天線(4)與X波段天線支撐裝置(7)之間，其特征在于: 介質(zhì)材料(5)中固定有VHF波段天線射頻接頭(8)，VHF波段天線射頻接頭(8)的外殼與X波段天線支撐裝置(7)連接，內(nèi)芯(9)與X波段天線(4)相連，介質(zhì)材料(5)將X波段天線(4)與X波段天線支撐裝置(7)從電氣上分成上下兩部分，使X波段天線(4)與X波段天線支撐裝置(7)分別形成VHF波段天線的上下兩臂。2.根據(jù)權利要求1所述的VHF波段與X波段復合天線，其特征在于:X波段天線支撐裝置(7)外添加有扼流套￠)，用于限制電流在X波段天線支撐裝置(7)上的流動狀態(tài)。3.根據(jù)權利要求1所述的VHF波段與X波段復合天線，其特征在于:X波段天線支撐裝置(7)的高度:h > λ/10，λ為工作波長。4.根據(jù)權利要求2所述的VHF波段與X波段復合天線，其特征在于:扼流套￠)的長度為: I = (1+0.225/ (In (2 JT / λ *a))) * λ /4 ; 式中，λ為工作波長，a為扼流套(6)的半徑，b < a < b+λ/10，b為X波段天線支撐裝置⑵的半徑。5.根據(jù)權利要求1所述的VHF波段與X波段復合天線，其特征在于:介質(zhì)材料(5)選用介電常數(shù)在2?6之間的耐磨材料。6.根據(jù)權利要求1所述的VHF波段與X波段復合天線，其特征在于:介質(zhì)材料(5)的采用圓柱體結構，其半徑c的取值為:A/10<c< λ/4，λ為工作波長。7.根據(jù)權利要求1?6任意之一項所述的VHF波段與X波段復合天線，其特征在于X波段天線(4)和X波段天線支撐裝置(7)的外殼均采用金屬。
【專利摘要】本實用新型公開了一種VHF波段與X波段復合天線，包括X波段天線(4)、介質(zhì)材料(5)和X波段天線支撐裝置(7)，介質(zhì)材料(5)固定在X波段天線(4)與X波段天線支撐裝置(7)之間，其特征在于：介質(zhì)材料(5)中固定有VHF波段天線射頻接頭(8)，VHF波段天線射頻接頭(8)的外殼與X波段天線支撐裝置(7)連接，內(nèi)芯(9)與X波段天線(4)相連，介質(zhì)材料(5)將X波段天線(4)與X波段天線支撐裝置(7)從電氣上分成上下兩部分，使X波段天線(4)與X波段天線支撐裝置(7)分別形成VHF波段天線的上下兩臂。本實用新型具有結構簡單，可靠性高，成本低，空間利用率高的優(yōu)點，可廣泛用于通訊及火控系統(tǒng)。
【IPC分類】H01Q1/36, H01Q1/50, H01Q5/20, H01Q1/12
【公開號】CN204905432
【申請?zhí)枴緾N201520731879
【發(fā)明人】陳曉峰, 張楊, 周磊
【申請人】陜西長嶺電子科技有限責任公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月16日