CN101079519B - 能够接收超短波信号与卫星信号的组合天线 - Google Patents
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Abstract
本发明属于天线技术领域，公开的是能够同时接收超短波信号与卫星信号的组合天线，超短波鞭状天线插入螺旋天线中间，λ/4螺旋天线的各个辐射臂在非馈电端开路，λ/2螺旋天线的辐射臂在非馈电端短路，在馈电端正交分布，并且其馈电端分别与90度移相网络的馈电点（12）相连接，90度移相网络通过同轴-微带转换接头与螺旋天线馈电的同轴线的内导体相连接，螺旋天线馈电的同轴线的外导体与屏蔽盒相连接，屏蔽盒内还设置的宽带匹配网络与螺旋天线相连接，宽带匹配网络与超短波鞭状天线的馈电同轴线相连接。本发明使用一副天线同时工作在超短波频段和卫星定位频段，解决了天线间干扰引起通信质量差、定位不准确的问题，而且整个结构牢固，安装简便。
Description
技术领域
本发明属于天线技术领域，涉及一种可同时工作于超短波与卫星频段的组合天线。
背景技术
超短波通信是指工作频率在30MHz-300MHz的通信。由于这个频段的频域比短波宽的多，通信容量较大，受昼夜和季节变化的影响小，通信稳定和抗干扰等优点，在无线电通信中非常重要。超短波天线一般选用的是鞭状天线。
卫星定位系统根据国际电信联盟(ITU)的规划，目前的几种定位系统一般工作在1GHz-2.6GHz之间。如今已被广泛的应用于许多领域，如：经济、军事、科学研究等。四臂螺旋天线是常用的一种卫星接收天线。
若要同时进行通信和定位两种工作，需要有两种不同的天线。但是，在狭小的空间内密布多副天线，相互之间的干扰较为严重，影响通信质量，这就要求设计一种组合天线，这种天线既能完成通信的功能，又能够完成定位的功能，使电台共用一副天线来减少天线数量。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够接收超短波信号与卫星信号的组合天线，使用一副天线同时工作在超短波频段和卫星定位频段，解决了当同时进行通信和卫星定位时，在狭小的空间内密布两副天线时，由于天线之间的相互干扰而引起的通信质量差，定位不准确的问题。
本发明提供了超短波鞭状天线分别和λ/4螺旋天线、λ/2螺旋天线的两种组合的技术方案。
本发明所采用的技术方案是，一种能够接收超短波信号与卫星信号的组合天线，包括超短波鞭状天线和λ/4螺旋天线，超短波鞭状天线插入λ/4螺旋天线中间，λ/4螺旋天线的各个辐射臂在非馈电端开路，在馈电端正交分布，并且其馈电端分别与90度移相网络的馈电点相连接，90度移相网络放置于一屏蔽盒中，其上放置一金属导电板，90度移相网络通过同轴-微带转换接头与用于λ/4螺旋天线馈电的同轴线的内导体相连接，用于λ/4螺旋天线馈电的同轴线的外导体与屏蔽盒相连接，屏蔽盒内还设置有宽带匹配网络，超短波鞭状天线穿过λ/4螺旋天线后与宽带匹配网络相连接，宽带匹配网络又与用于超短波鞭状天线馈电的同轴线相连接。
本发明所采用的另一技术方案是，一种能够接收超短波信号与卫星信号的组合天线，包括超短波鞭状天线和λ/2螺旋天线，超短波鞭状天线插入λ/2螺旋天线中间，λ/2螺旋天线的各个辐射臂在非馈电端短路，各辐射臂在非馈电端与短路器相连，当超短波鞭状天线插入其中时，短路器与超短波鞭状天线相接触，馈电端正交分布，并且其馈电端分别与90度移相网络的馈电点相连接，90度移相网络放置于一屏蔽盒中，其上放置一金属导电板，90度移相网络通过同轴-微带转换接头与用于λ/2螺旋天线馈电的同轴线的内导体相连接，用于λ/2螺旋天线馈电的同轴线的外导体与屏蔽盒相连接，屏蔽盒内还设置有宽带匹配网络，超短波鞭状天线穿过λ/2螺旋天线后与宽带匹配网络相连接，宽带匹配网络又与用于超短波鞭状天线馈电的同轴线相连接。
本发明的组合天线解决了同时进行通信和卫星定位时天线之间相互干 扰的问题，而且安装工艺简单，装配方便。
附图说明
图1是本发明λ/4螺旋天线与鞭状天线的组合实例结构示意图；
图2是本发明λ/2螺旋天线与鞭状天线的组合实例结构示意图；
图3是本发明组合天线馈电示意图(仰视图)；
图4是组合天线采用λ/4螺旋天线时在超短波波段辐射方向图；
图5是组合天线采用λ/4螺旋天线时在卫星波段的辐射方向图；
图6是组合天线采用λ/2螺旋天线时在超短波波段辐射方向图；
图7是组合天线采用λ/2螺旋天线时在卫星波段的辐射方向图。
图中，1.超短波鞭状天线，2.宽带匹配网络，3.用于卫星天线馈电的同轴线，4.λ/4螺旋天线，5.λ/2螺旋天线，6.90度移相网络，7.金属导电板，8.同轴-微带转换接头，9.屏蔽盒，10.用于鞭状天线馈电的同轴线，11.短路器，12.馈电点，13.鞭状天线与宽带匹配网络连接点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
四臂螺旋天线是一种谐振式天线，为了出现谐振，天线的四个螺旋臂长度一般等于mλ/4(m＝1、2、3......)，四个螺旋臂一般绕成n/4圈(n＝1、2、3......)。螺旋的末端在m为奇数时开路，而m为偶数时短路。
对于螺旋天线，当其长度为λ/2时，天线的上端，下端均需要折成水平形式，这样螺旋天线在制作和装配方面均较繁琐，工艺复杂，加工难度大，产品的稳定性也较差，同时也不易与于较粗的鞭状天线组合。为此，本发明将λ/2长度的螺旋天线的馈电方式改成λ/4螺旋天线的馈电方式，这样天线加工比较简单，也易于馈电和组合。
本发明将超短波鞭状天线与螺旋天线相组合，通过其组合结构，实现同时接收超短波通信和卫星通信两种功能。
λ/4螺旋天线与鞭状天线的组合结构，如图1所示。
超短波鞭状天线1插入λ/4螺旋天线4中间，λ/4螺旋天线4的各个辐射臂在非馈电端开路，在馈电端正交分布，并且其馈电端分别与90度移相网络6的馈电点12相连接，90度移相网络6放置于一屏蔽盒9中，并通过同轴-微带转换接头8与用于λ/4螺旋天线4馈电的同轴线3的内导体相连接，用于λ/4螺旋天线4馈电的同轴线3的外导体与屏蔽盒9相连接，屏蔽盒9内还设置有宽带匹配网络2，超短波鞭状天线1穿过λ/4螺旋天线4后与宽带匹配网络2相连接，其中超短波鞭状天线1的馈电端使用螺纹结构，直接与90度移相网络6上放置的金属导电板7中的馈电点12拧在一起，宽带匹配网络2又与用于超短波鞭状天线1馈电的同轴线10相连接。
λ/2螺旋天线与鞭状天线的组合结构，如图2所示。
超短波鞭状天线1插入λ/2螺旋天线5中间，λ/2螺旋天线5的各个辐射臂在非馈电端短路，各辐射臂在非馈电端与短路器11相连，断路器11与超短波鞭状天线1相接触，馈电端正交分布，并且其馈电端分别与90度移相网络6的馈电点12相连接，90度移相网络6放置于一屏蔽盒9中，并通过同轴-微带转换接头8与用于λ/2螺旋天线5馈电的同轴线3的内导体相连接，用于λ/2螺旋天线5馈电的同轴线3的外导体与屏蔽盒9相连接，屏蔽盒9内还设置有宽带匹配网络2，超短波鞭状天线1穿过λ/2螺旋天线5后与宽带匹配网络2相连接，其中超短波鞭状天线1的馈电端使用螺纹结构，直接与90度移相网络6上放置的金属导电板7的馈电点12拧在一起，宽带 匹配网络2又与超短波鞭状天线1的用于鞭状天线馈电的同轴线10相连接。
图3显示的是组合天线馈电示意图，12是螺旋天线与移相网络的馈电点，13是鞭状天线与宽带匹配网络连接点。
超短波鞭状天线1选用合金钢制成，在和λ/4螺旋天线4组合时，超短波鞭状天线1的半径为5mm；在和λ/2螺旋天线5组合时，超短波鞭状天线1的半径为10mm，超短波鞭状天线1的长度根据其工作的相应频率而确定。
宽带匹配网络2需要根据超短波鞭状天线1的长度和其所工作的带宽具体设计，在超短波频段，宽带匹配网络2一般由集总元件组成。
λ/4螺旋天线4和λ/2螺旋天线5选用金属铜制作，它的半径和高度需要根据其工作的频率而相应的确定。
90度移相网络6由介质板与金属微带线构成，需要根据四臂螺旋天线的工作频率和尺寸相应的设计。
屏蔽盒9的厚度一般为微带线介质厚的的5到10倍，为金属结构。
实施例1
超短波鞭状天线1与λ/4螺旋天线4的组合
超短波鞭状天线1的半径为5mm，高度为1m，此时超短波鞭状天线工作在75MHz。λ/4螺旋天线4的半径和高度分别为18.5mm和18mm，90度移相网络6中金属导电板7的半径为40mm，组合天线在超短波波段和卫星波段的辐射方向图分别如图4，图5所示。
图4表明在超短波波段，鞭状天线和组合天线有着相同形状的方向图，从而表明，组合天线在超短波波段能够像鞭状天线一样工作。
从图5中可以看出，在卫星频段，组合天线的辐射方向图的主瓣比单个螺旋天线的增益更大，波瓣宽度更宽，从而比单个螺旋天线能够接收更广泛 的卫星信号。而组合天线的辐射方向图的后瓣比单个螺旋天线的增益小，后向辐射低。
实施例2
超短波鞭状天线1与λ/2螺旋天线5的组合
超短波鞭状天线1的半径为10mm，高度为1m，此时超短波鞭状天线工作在75MHz。λ/2螺旋天线5的半径和高度分别为28mm和63mm，90度移相网络6中金属导电板7的半径为40mm，组合天线在超短波波段和卫星波段的辐射方向图分别如图6，图7所示。
图6表明在超短波波段，鞭状天线和组合天线有着相同形状的方向图，从而表明，组合天线在超短波波段能够像鞭状天线一样工作。
从图7中可以看出，在卫星频段，组合天线的辐射方向图的主瓣与单个螺旋天线的主瓣基本重合，说明组合天线与螺旋天线一样能够接广泛的接收卫星信号，并且组合天线的后瓣比单个螺旋天线的后瓣还要小。
从这两个具体实施例可以看出，本发明解决了同时进行通信和卫星定位时，在狭小的空间内密布两副天线时，由于天线之间的相互干扰而引起的通信质量差、定位不准确的问题。而且螺旋天线的制作工艺得到了极大的简化，结构牢固，安装简便。
Claims (6)
1.一种能够接收超短波信号与卫星信号的组合天线，包括超短波鞭状天线(1)和λ/4螺旋天线(4)，其特征在于，所述的超短波鞭状天线(1)插入λ/4螺旋天线(4)中间，λ/4螺旋天线(4)的各个辐射臂在非馈电端开路，在馈电端正交分布，并且其馈电端分别与90度移相网络(6)的馈电点(12)相连接，所述的90度移相网络(6)放置于一屏蔽盒(9)中，其上放置一金属导电板(7)，90度移相网络(6)通过同轴-微带转换接头(8)与用于λ/4螺旋天线(4)馈电的同轴线(3)的内导体相连接，用于λ/4螺旋天线(4)馈电的同轴线(3)的外导体与屏蔽盒(9)相连接，所述的屏蔽盒(9)内还设置有宽带匹配网络(2)，所述超短波鞭状天线(1)穿过λ/4螺旋天线(4)后与宽带匹配网络(2)相连接，宽带匹配网络(2)又与用于超短波鞭状天线(1)馈电的同轴线(10)相连接。
2.如权利要求1所述的能够接收超短波信号与卫星信号的组合天线，其特征在于，所述的超短波鞭状天线(1)的馈电端使用螺纹结构，直接与金属导电板(7)的馈电点(12)拧在一起。
3.如权利要求1所述的能够接收超短波信号与卫星信号的组合天线，其特征在于，所述的超短波鞭状天线(1)的半径为5mm，其长度根据其工作的相应频率确定。
4.一种能够接收超短波信号与卫星信号的组合天线，包括超短波鞭状天线(1)和λ/2螺旋天线(5)，其特征在于，所述的超短波鞭状天线(1)插入λ/2螺旋天线(5)中间，λ/2螺旋天线(5)的各个辐射臂在非馈电端短路，各辐射臂在非馈电端与短路器(11)相连，当超短波鞭状天线(1)插入其中时，短路器(11)与超短波鞭状天线(1)相接触，馈电端正交分布，并且其馈电端分别与90度移相网络(6)的馈电点(12)相连接，所述的90度移相网络(6)放置于一屏蔽盒(9)中，其上放置一金属导电板(7)，90度移相网络(6)通过同轴-微带转换接头(8)与用于λ/2螺旋天线(5)馈电的同轴线(3)的内导体相连接，用于λ/2螺旋天线(5)馈电的同轴线(3)的外导体与屏蔽盒(9)相连接，所述的屏蔽盒(9)内还设置有宽带匹配网络(2)，所述超短波鞭状天线(1)穿过λ/2螺旋天线(5)后与宽带匹配网络(2)相连接，宽带匹配网络(2)又与用于超短波鞭状天线(1)馈电的同轴线(10)相连接。
5.如权利要求4所述的能够接收超短波信号与卫星信号的组合天线，其特征在于，所述的超短波鞭状天线(1)的馈电端使用螺纹结构，直接与金属导电板(7)的馈电点(12)拧在一起。
6.如权利要求4所述的能够接收超短波信号与卫星信号的组合天线，其特征在于，所述的超短波鞭状天线(1)的半径为10mm，其长度根据其工作的相应频率确定。
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