CN101110498A - 一种缝隙馈电的八木天线 - Google Patents

Abstract

一种缝隙馈电的八木天线，包括电缆、反射元、有源振子和至少一个引向元，有源振子为半波振子，该八木天线的馈电部分为被屏蔽的缝隙结构；所述的被屏蔽的缝隙结构由一内置于支撑管内且中部开有通透缝隙的金属柱体和该金属柱体对应位置的支撑管管体构成或由开设在支撑管上的缝隙和该缝隙对应位置上设置的金属罩构成；所述的缝隙内填充有绝缘介质，所述的缝隙为直线缝隙，或S形缝隙，或弓形缝隙。本发明弃八木天线常用的折合振子，而用半波振子作为八木天线的有源振子，馈电由缝隙来实现，经过模拟测试与试验，在同样尺寸条件下，能够提供优于折合振子的增益、前后比，从而在保证增益、前后比的前提条件下，节省了生产成本、减小了天线占用空间。

Description

一种缝隙馈电的八木天线

【技术领域】

本发明涉及通信领域，尤其是涉及微波通信领域中的一种具有新馈电结构的八木天线。

【背景技术】

上个世纪二十年代，日本东北大学的八木秀次和宇田太郎两人发明了一种天线，这种天线后来被称为“八木宇田天线”，简称“八木天线”。由于八木天线的方向性好，较偶极天线有高的增益，用它来测向、远距离通信效果特别好，因此现在还被大量使用。典型的八木天线应该有三对振子，整个结构呈“王”字形。与电缆相连的称有源振子，或主振子，居三对振子之中，“王”字的中间一横。比有源振子稍长一点的称反射元，它在有源振子的一侧，起着削弱从这个方向传来的电波或从本天线发射去的电波的作用；比有源振子略短的称引向元，它位于有源振子的另一侧，它能增强从这一侧方向传来的或向这个方向发射出去的电波，其中引向元可以有许多个；“王”字的中间一竖为支撑管，起支撑固定反射元、有源振子、引向元的作用。

在现代生活、工程中，可以用作八木天线有源振子的振子形式是多种多样的，最常见的是半波对称振子和半波折合振子，而在工程天线上，受到两种振子形式自身阻抗特性的制约，更多的是用半波折合振子来作为八木天线的有源振子。用半波折合振子来作为有源振子的八木天线，其馈电结构主要是利用八木天线的自身结构，如简洁的穿入式馈电方法，将电缆由支撑管穿入，通过折合振子的弯管跨过馈电点将电缆的内导体接到对面的折合振子之上，由于结构限制，若需要较高的增益及前后比，则此种八木天线需要做到足够大，导致生产成本、占用空间等增加。半波对称振子又称半波振子，其在八木天线中由于自身阻抗特性的制约，通常都是在民间民用的自制八木天线上才使用，无法达到工程天线的参数需求。

【发明内容】

本发明旨在克服上述现有技术的缺陷，提供一种具有新馈电结构的八木天线，其结构能在实现八木天线馈电的同时，还能在同样尺寸条件下提供优于折合振子八木天线的增益和前后比。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种缝隙馈电的八木天线，包括电缆、反射元、有源振子和至少一个引向元，其中反射元、有源振子和引向元依序由支撑管一端起排布开，所述的有源振子为半波振子，该八木天线的馈电部分为被屏蔽的缝隙结构。

本发明的馈电结构为被屏蔽的缝隙结构，具有该结构的八木天线经过模拟测试与试验，在同样尺寸条件下，能够提供优于折合振子八木天线的增益、前后比。

进一步地，本发明所述的被屏蔽的缝隙结构由一内置于支撑管内且中部开有通透缝隙的金属柱体和该金属柱体对应位置的支撑管管体构成(为方便描述，此结构简称为内置式缝隙结构，下同)，其中所述缝隙的一侧连接电缆的外导体，另一侧连接电缆的内导体；

进一步地，本发明所述的被屏蔽的缝隙结构还可以是由开设在支撑管上的缝隙和该缝隙对应位置上设置的金属罩构成(为方便描述，此结构简称为外置式缝隙结构，下同)，其中所述缝隙的一侧连接电缆的外导体，另一侧连接电缆的内导体。

上述两种被屏蔽的缝隙结构的不同，是由于缝隙所在位置不同而致，但是达到的效果一样，同时也是上位概念“被屏蔽的缝隙结构”的两种具体表达方式。此两种缝隙结构，通过对该近半波长缝隙的激励，来实现对八木天线有源振子的激励从而实现八木天线的馈电过程，实现八木天线辐射功能。

作为一个优选方案，所述电缆的内导体与缝隙直接连接或耦合。两种不同的连接方式可以使得激励方式也分为两种，一是直接对缝隙进行激励，二是通过耦合进行激励。

进一步地，作为一种优选方案，内置式缝隙结构中所述的金属柱体两端大中间小，其中金属柱体两侧开有方便电缆引出的槽，金属柱体两端大的部分预留有安装孔。

两端大中间小的金属柱体可以保证支撑管与带有缝隙的中间段相互不接触；金属柱体两侧开槽，方便电缆引出，同时金属柱体两端大的部分预留有安装孔，该预留孔是和支撑管上的安装孔对应，可以保证金属柱体在支撑管中固定。

进一步地，作为一种优选方案，内置式缝隙结构中所述的有源振子由两段连接在金属柱体两侧的细金属柱构成，所述支撑管两侧对应位置留有细金属柱穿出且内径大于细金属柱直径的穿孔。

所述支撑管在穿孔位置处断开，该断开处增设有起连接和防水作用的塑料套管。

在内置式缝隙结构中，所述的有源振子须与开有缝隙的金属柱体连接，来实现半波振子的辐射功能；为了保证有源振子不与支撑管接触，支撑管上预留供有源振子穿过的穿孔内径要足够大；同时为了方便缝隙结构内置，支撑管在穿孔位置处断开，该断开处增设有起连接和防水作用的塑料套管。

进一步地，作为另一种技术方案，外置式缝隙结构中所述的有源振子由两段连接在支撑管缝隙两侧的细金属柱构成，所述金属罩两侧对应位置留有细金属柱穿出且内径大于细金属柱直径的穿孔。

所述的金属罩在穿孔位置处断开，该断开处增设有起连接和防水作用的塑料套管。

在外置式缝隙结构中，所做的结构变化都是和内置式缝隙结构的目的一样。

进一步地，所述的缝隙内填充有绝缘介质，能够改变了电波的传输速度，从而可以减小天线总长，天线重量相应地减小，而且更加天线结构牢固，也节省了成本；同时在满足缝隙近半波长的条件之下，所述的缝隙可以做不同形状的变化，可以为直线缝隙，或S形缝隙，或弓形缝隙。

本发明弃八木天线常用的折合振子，而用半波振子作为八木天线的有源振子，馈电由缝隙来实现，经过模拟测试与试验，在同样尺寸条件下，能够提供优于折合振子的增益、前后比，从而在保证增益、前后比的前提条件下，节省了生产成本、减小了天线占用空间。

【附图说明】

图1为本发明实施例一的爆炸分解图；

图2为图1的装配立体图；

图3为图1中部分零件立体图；

图4为本发明实施例二的爆炸分解图；

图5为图4的装配立体图。

【具体实施方式】

本发明的目的在于提供一种具有新馈电结构的八木天线，其结构能在实现八木天线馈电的同时，在同样尺寸条件下，还能提供优于折合振子的增益、前后比。

以下结合具体实施例以及附图详述本发明。

实施例一：

图1一3为本发明实施例一的相关视图，如图所示，本发明提供的一种缝隙馈电的八木天线，包括电缆1、反射元2、有源振子3和至少一个引向元4这四个基本工作单元，其中反射元2、有源振子3和引向元4依序由支撑管5的一端排布开，所述的有源振子3为半波振子，而该八木天线的馈电部分为被屏蔽的缝隙结构。在此八木天线中，各工作单元的参数与普通的八木天线参数一致，反射元2略长于二分之一波长，有源振子3近二分之一波长，引向元4略短于二分之一波长，各工作单元间距近四分之一波长。

在本实施例中，所述的被屏蔽的缝隙结构由一内置于支撑管5内且中部开有通透缝隙7的金属柱体6和该金属柱体6对应位置的支撑管管体构成，即所说的内置式缝隙结构，其中所述缝隙7的长度近半波长，且缝隙7的一侧连接电缆1的外导体，另一侧连接电缆1的内导体；在本实施例中，所述电缆1的内导体与缝隙7的连接方式分为两种，一种是内导体直接与对面的缝隙7接触，另一种为内导体由缝隙7穿过后绕在缝隙7对面的槽11上耦合，这两种不同的连接方式使得激励方式也分为两种，一是直接对缝隙进行激励，二是通过耦合进行激励。

在本实施例中，所述的金属柱体6设计为如图所示两端大中间小的形状，其中金属柱体6两侧开有方便电缆1引出的槽11，金属柱体6两端大的部分预留有安装孔。

两端大中间小的金属柱体6可以保证其内置于支撑管5之中后，支撑管5与带有缝隙7的中间段相互不接触(若接触则缝隙被堵，起不到应有的作用)；金属柱体6两侧所开的槽11，方便电缆1的引出，同时金属柱体6两端大的部分预留有安装孔9，该预留孔9是和支撑管5上的安装孔12对应，这样就可以通过螺钉等紧固件把金属柱体6固定在支撑管5之中。

在本实施例中，有源振子3与传统的八木天线中所用的半波振子一样为细金属柱，但是由于内置式缝隙结构的介入，所以其不是连接在支撑管之上，为了达到和传统八木天线的有源振子一样的工作效果，其是连接在金属柱体6两侧的，同时为了有效工作，该细金属柱在穿过支撑管的侧壁时，需要保证细金属柱不与支撑管5接触，所以设在支撑管5两侧供细金属柱穿过的穿孔10内径需要足够大，至少要大于细金属柱的直径；同时为了方便缝隙结构内置，支撑管5在穿孔10位置处还可以断开，当金属柱体6轻松置入支撑管5内部后，套上用塑料套管8即可达到连接支撑管5的作用，并且可以防止雨水等进入支撑管5的内部。

在本实施例的安装过程中，如果八木天线的反射元2和第一引向元之间的距离小于缝隙7的长度，则为了保证支撑管5和金属柱体6中间段形成的腔体的有效电长度，上述的反射元2和第一引向元至少有一个依附于支撑管5的外壁并保证不与金属柱体6中间段接触。

在本实施例中，所述的缝隙7内填充有绝缘介质，如塑料中的聚乙烯，填充后能够改变了电波的传输速度，从而可以减小天线总长，天线重量相应地减小，而且更加天线结构牢固，也节省了成本；在满足缝隙7近半波长的条件之下，所述的缝隙7可以做不同形状的变化，可以为如图所示的直线缝隙，也可以是S形缝隙，或者是弓形缝隙，或者是其他类似形状的缝隙。

如果工程中对驻波比带宽要求不高，则在本实施例中，可以截去金属柱体的上半部分，同样能达到现有八木天线的方向图带宽。此时的缝隙结构变成了一种带屏蔽罩的平衡器。

实施例二：

如图4、图5所示的结构，在本实施例中，八木天线的基本结构都与实施例一相同，并且功能也都相同，所不同之处在于本实施例所述的被屏蔽的缝隙结构是由开设在支撑管5上的缝隙7和该缝隙7对应位置上设置的金属罩13构成，此种结构相对于实施例一而言称之为外置式缝隙结构，其中该金属罩13的罩体与缝隙7应该保持一定距离，相互不接触(其结构可如图4所示，金属罩13的两端口小于金属罩体所在位置即可达到此效果)，同时由于缝隙7位置的变化，所以构成有源振子3的两段细金属柱是连接在支撑管5两侧的，同时为了保证八木天线有效工作，设置在金属罩13两侧供细金属柱穿过的穿孔10内径需要足够大，至少要大于细金属柱的直径。

同时金属罩13也可以如实施例一支撑管5断开的结构一样，也在穿孔10位置处断开，并在断开处增设有起连接和防水作用的塑料套管8。

在本实施例二的安装过程中，如果八木天线的反射元2和第一引向元之间的距离小于金属罩13的长度，则为了保证支撑管5和金属罩13形成的腔体的有效电长度，上述的反射元2和第一引向元至少有一个依附于金属罩13的外壁并保证不与支撑管5接触。

在上述的两个具体实施例中，内置式缝隙结构与外置式缝隙结构达到的效果一样，并且这两种被屏蔽的缝隙结构，通过对该近半波长缝隙的激励，从而实现八木天线的馈电过程，实现八木天线辐射功能。具有这两种被屏蔽的缝隙结构的八木天线经过模拟测试与试验，在同样尺寸条件下，能够提供优于折合振子的增益、前后比。

以上所述的仅是本发明较佳的实施方式，其描述较为具体和详细，并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种缝隙馈电的八木天线，包括电缆、反射元、有源振子和至少一个引向元，其中反射元、有源振子和引向元依序由支撑管一端起排布开，所述的有源振子为半波振子，其特征在于：该八木天线的馈电部分为被屏蔽的缝隙结构。

2.根据权利要求1所述的一种缝隙馈电的八木天线，其特征在于：所述的被屏蔽的缝隙结构由一内置于支撑管内且中部开有通透缝隙的金属柱体和该金属柱体对应位置的支撑管管体构成，其中所述缝隙的一侧连接电缆的外导体，另一侧连接电缆的内导体。

3.根据权利要求1所述的一种缝隙馈电的八木天线，其特征在于：所述的被屏蔽的缝隙结构由开设在支撑管上的缝隙和该缝隙对应位置上设置的金属罩构成，其中所述缝隙的一侧连接电缆的外导体，另一侧连接电缆的内导体。

4.根据权利要求2或3所述的一种缝隙馈电的八木天线，其特征在于：所述电缆的内导体与缝隙直接连接馈电或耦合馈电。

5.根据权利要求2所述的一种缝隙馈电的八木天线，其特征在于：所述金属柱体两端大中间小，其中金属柱体两侧开有方便电缆引出的槽，金属柱体两端大的部分预留有安装孔。

6.根据权利要求5所述的一种缝隙馈电的八木天线，其特征在于：所述的有源振子由两段连接在金属柱体缝隙两侧的细金属柱构成，所述支撑管两侧对应位置留有细金属柱穿出且内径大于细金属柱直径的穿孔。

7.根据权利要求6所述的一种缝隙馈电的八木天线，其特征在于：所述支撑管在穿孔位置处断开，该断开处增设有起连接和防水作用的塑料套管。

8.根据权利要求3所述的一种缝隙馈电的八木天线，其特征在于：所述的有源振子由两段连接在支撑管缝隙两侧的细金属柱构成，所述金属罩两侧对应位置留有细金属柱穿出且内径大于细金属柱直径的穿孔。

9.根据权利要求8所述的一种缝隙馈电的八木天线，其特征在于：所述的金属罩在穿孔位置处断开，该断开处增设有起连接和防水作用的塑料套管。

10.根据权利要求7或9所述的一种缝隙馈电的八木天线，其特征在于：所述的缝隙内填充有绝缘介质，所述的缝隙为直线缝隙，或S形缝隙，或弓形缝隙。

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