CN100409487C - 谐振式低矮型的中、短波天线 - Google Patents

Abstract

一种谐振式低矮型的中、短波天线，包括上电容板，内导体，和下电容板。上电容板位于内导体的顶部，下电容板位于内导体的下部；上、下电容板由内导体支撑，且上电容板与内导体电连接。内导体为螺旋电感式导体。本天线还包括一移相网络器，将信号分成两路；一路是相位超前全通回路，另一路是相位滞后回路，它们分别与内导体及上电容板，和下电容板相连接。上、下电容板的容抗可适当调整，使所述两个回路的出入地电流相等，从而等效于整个回路不经过地。本天线大大降低了天线的高度，而且场强大，地损小，发射效率高；但体积小，占地面积小，可广泛用于民用或军用的中、短波发射。

Description

谐振式低矮型的中、短波天线

技术领域

本发明涉及一种低矮型中、短波天线，特别涉及一种谐振式低矮型中、短波天线。

背景技术

传统的中、短波天线长度一般是波长的1/4，其交互作用区一般约在1/2∏波长处，而近场呈现感应场。电场和磁场一般差相90度，故其坡印廷(Poynting)矢量不是很大。并且，现有天线的塔桅很高，约为0.2～0.6个波长，体积大，占地大，并需要很大的地网，其圆面积直径约占2倍塔高的范围，因此地损较大。而且，对塔桅场地也有要求，比如要求地要平，地质导电率要高等。另外，由于塔高，又派生出基建时要作为高耸建筑物处理，维护时也需用高空作业人员，同时也有长期成为航空障碍物等等问题。因此，传统天线存在着高度高，占地大，地损大等问题，和由于高度过高带来的制造，运输，安装和维护等方面的问题。

卡伯里(Kabbary)的美国专利第5155495号公开了一种低矮型天线。它是利用圆锥形天线对地电场和圆盘电容器板位移电流产生的磁场的作用来降低天线高度的。另一份中国实用新型专利第01219881.1号只是对上述美国专利的翻版，没有任何改进。上述美国和中国专利虽然公开的是低矮型天线，但都是非谐振式天线，也仅是降低了传统天线的高度。虽然，可能使电场和磁场同步；然而，怎么才能使电场达到最大值，又如何减少地耗损，并提高电磁波的辐射，上述非谐振式天线都是无法解决的。因此，这两个专利提出的非谐振式天线存在电场强度有限，发射效率低以及地损大的问题。

总之，现有的传统天线存在体积大、占地面积和地损较大，以及高度过高等问题；而上述美国专利和中国实用新型专利虽然公开了低矮型天线，但其方案也仅能用于非谐振式天线，没能解决上述问题。因此，人们一直都在寻求能有效工作的一种谐振式的低矮型天线。它是一种不仅体积小，占地小，并且还具有电场强大，地损小，发射效率高等特点的谐振式低矮型天线。

发明内容

本发明的目的是提供一种谐振式(LC)低矮型的中、短波天线，通过采用螺旋形内导体来缩短天线虚拟谐振腔的长度，进而达到降低天线高度的效果，同时通过该内导体的谐振作用，增大电场强度。

本发明另一目的是提供一种谐振式低矮型的中、短波天线，通过开放虚拟腔体，使得能量向空间自由辐射，从而提高发射效率。

本发明进一步目的是提供一种谐振式低矮型的中、短波天线，它带有一个移相网络器，将信号源送来的信号分成两路，分别接在内导体和上电容板，和接在下电容板。上、下电容板的容抗可适当调整，使这两个回路的出入地电流相等，从而等效于整个回路不经过地。

根据本发明，一种谐振式低矮型的中、短波天线，至少包括一个上电容板，一个内导体，和一个下电容板。所述上电容板位于所述内导体的顶部，所述下电容板位于所述内导体的下部，并且所述内导体为螺旋形。所述上、下电容板由所述内导体支撑，并且所述上电容板与所述内导体电连接。

本发明的谐振式低矮型天线的内导体为一螺旋电感式导体。进一步说是一个电感线圈，它由多层盘形线圈串联而成，每层之间用法兰盘连接。本发明的谐振式低矮型天线的上电容板为一锥型，网片结构，是由多片组合连接而成，采用合金铝材料。本发明的谐振式低矮型天线的下电容板为平面板，由多片平面拼接而成，其材料为钢板或合金铝板，下敷支撑板。

本发明的谐振式低矮型天线进一步包括一个移相网络器，将信号源送来的信号分成两路。一路是相位超前全通回路，另一路是相位滞后回路，它们分别与内导体及上电容板，和下电容板相连接。上、下电容板的容抗可适当调整，使这两个回路的出入地电流相等，从而等效于整个回路不经过地。

本发明谐振式低矮型中、短波天线，通过采用螺旋形的电感内导体，大大降低了虚拟腔体的高度；同时通过内导体电感的谐振作用，大大增加了电场强度；再通过结构开放的内导体，来提高发射效率。另外，通过适当调整上、下电容板的容抗，使整个回路等效于不经过地，从而大大地减少了地损。

本发明的天线高度低矮体积小，便于拆装运输。同时，占地面积小，可安装在楼顶和楼内，也可安装在舰船或交通工具等移动物体内。这使得本发明的谐振式低矮型中、短波天线可广泛应用于民用或军用的中、短波发射。

附图说明

图1是本发明谐振式低矮型中、短波天线的结构示意图；

图2A和2B是本发明上电容板的示意图，分别表示出上电容板的侧面和顶面的结构外形；

图3是本发明内导体的螺旋形电感线圈示意图；

图4是本发明螺旋形内导体法兰盘的示意图；和

图5是本发明下电容板的结构示意图。

具体实施方式

本发明对传统的谐振式谐振腔进行了改进。传统的谐振腔是封闭的，内设有直线形内导体；谐振腔的长度是四分之一波长，与之相应的高度也是波长的四分之一。而本发明将直线形的内导体改成螺旋形，从而大大降低了谐振腔的长度，进而降低了从谐振腔演变而成的本发明天线的高度。同时，本发明将封闭的谐振腔改变成开放的结构，让螺旋形内导体开放，使腔内能量在空间与磁场交互作用下自由辐射，从而提高了天线的辐射效率。

现参见图1，它是本发明谐振式低矮型天线的示意图，示出本发明天线的基本结构。本发明天线包括上电容板1，内导体2，下电容板3，和地网4。其中，上电容板1位于内导体2的顶部，下电容板3位于内导体2的下部，上、下电容板1和3由内导体2所支撑，并且上电容板1与内导体2有电连接，详情见以下说明。内导体2是开放式的，并且是一个螺旋电感式导体，起谐振作用。而上、下电容板1和3，顾名思义，是起电容器的作用的极板。

本发明利用了电场和磁场在交互作用区交叉形成向外辐射的交变电磁场的原理。在本发明中，上电容板1对地存在电场；下电容板3与上电容板1大致平行放置，下电容板3对地的位移电流产生磁场。该磁场与上述电场在贴近本发明天线处，即因交互作用而产生电磁场，从而向四周空间辐射。同时，由于本发明天线的内导体2的谐振作用，使上电容板1对地间的电场增大，即可以使其到地的电压值最大，从而达到增大场强的效果，也就大大提高了辐射功率，使本发明谐振式低矮型天线的辐射功率并没有由于其低矮而有所降低。

本发明天线还包括一个移相网络器(图中未示出)，它将从外部信号源送来的信号分成两个路。一路是相位超前全通回路，另一路是相位滞后回路。一路与内导体2和上电容板相接，另一路与下电容板3相连。通过适当地调整上电容板1和下电容板3的容抗，在二者的容抗合适时，可以使出入“地”的电流相等，这等效于返回信息源的回路不经过“地”，从而大大减少了地损，进一步提高了辐射效率。

现参照图2A和2B。本发明的一种谐振式低矮型天线的上电容板1优选为圆锥型，或弧形的侧面(如图2A所示)，以使天波辐射减小，地波增大。显然，该电容板1也可选用其它适当的形状。在本发明优选实施方案中，上电容板1为圆锥型。它采用网片结构，由多片组合连接而成(如图2B所示)，材料优选用合金铝材料，因而具有强度好，重量轻的特点，另外多片的组合也便于运输和安装。

现参照图1，图3和图4。根据前面的说明，本发明天线的内导体是一个螺旋形的内导体，优选为螺旋形电感式导体。在本发明优选实施方案中，内导体2为电感线圈，其结构是由多层盘形线圈串联而成(如图3所示)，每层之间用法兰盘连接，该连接处在图1中如5所示和图4所示。这样就便于拆装、运输。内导体的材料优选紫铜管。显然，内导体也可选用其它适当的便于拆装运输的结构及连接方式，也可采用其它适当的材料。

图5示出本发明谐振式低矮型天线的下电容板3。本发明天线的下电容板3优选为平面板，其结构是由多片平面拼接而成，其材料采用钢板或合金铝板，下敷支撑板(未细示出)，支撑板优选为铜板。

由上面的描述可以看出，地网4在本发明的天线工作时，对发射不产生实质性作用。所以，地网可以做得很小。这是因为，经过对馈电电路适当调整后，出入“地”的电流为相等，这等效于“返回信息源”回路不经过地。

以上通过优选实施例对本发明进行了详细的说明。然而，可以理解，在不偏离本发明实质精神和范围的情况下，可对本发明进行某种程度的修改和改动。如上、下电容板的结构外形和材料也可采用其它适当的结构和材料。但是，这都不会超出本发明的宗旨，和所附权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1. 一种谐振式低矮型中、短波天线，其特征在于所述天线至少包括一个上电容板，一个螺旋形内导体，和一个下电容板，其中所述上电容板位于所述螺旋形内导体的顶部，所述下电容板位于所述螺旋形内导体的下部；所述上、下电容板由所述螺旋形内导体支撑，并且所述上电容板与所述内导体电连接，其中，所述螺旋形内导体为螺旋电感式导体，由多层盘形线圈串联而成，每层之间用法兰盘连接，所述上电容板为锥型并且为网片结构，所述上电容板的网片结构是由多片网片组合连接而成。

2. 如权利要求1所述的中、短波天线，其特征在于所述螺旋形内导体为电感线圈。

3. 如权利要求1所述的中、短波天线，其特征在于所述内导体的材料是紫铜管。

4. 如权利要求1所述的中、短波天线，其特征在于所述下电容板为一平面板。

5. 如权利要求1所述的中、短波天线，其特征在于所述下电容板，由多片平面板拼接而成，其材料为钢板或合金铝板，下设支撑板。

6. 如权利要求1所述的中、短波天线，进一步包括一个移相网络器，将信号源送来的信号分成两路；一路是相位超前全通回路，另一路是相位滞后全通回路，这两个回路分别与所述螺旋形内导体及上电容板，和下电容板相连接。

7. 如权利要求6所述的中、短波天线，其特征在于所述上、下电容板的容抗可适当调整，使所述两个回路的出入地电流相等，从而等效于整个回路不经过地。

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