CN101431184A - 基站短波宽带水平偶极天线 - Google Patents

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CN101431184A CNA2008101975056A CN200810197505A CN101431184A CN 101431184 A CN101431184 A CN 101431184A CN A2008101975056 A CNA2008101975056 A CN A2008101975056A CN 200810197505 A CN200810197505 A CN 200810197505A CN 101431184 A CN101431184 A CN 101431184A
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张志刚
谢慧
郑龙根
梁玉军
柳超
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Abstract

本发明是涉及一种应用于短波通信的线天线，具体的是涉及一种基站短波宽带水平偶极天线。包括有两辐射臂、传输线变压器和支撑杆塔，其特征在于两辐射臂折合成V形，形成一夹角α，两辐射臂之间用一个绝缘板隔开，传输线变压器的两个输出端口分别与两个辐射臂相连接。本发明的优点：1)天线结构简单，架设方便，占地面积小，适用于中小型基站3500km以内的定向通信；2)天线具有优良的驻波比带宽，工作频段为6～30MHz，天线驻波比最高不超过2.5，在7～30MHz工作频段内小于2，适合于与宽带发射机配套使用；3)天线平均功率增益达到13dBi，适合于中远距离通信。

Description

基站短波宽带水平偶极天线
技术领域
本发明是涉及一种应用于短波通信的线天线，具体的是涉及一种基站短波宽带水平偶极天线。
背景技术
目前用于短波中远距离(500～3500km范围)通信主要有偶极天线和对数周期天线两种，单根细导线构成的双极天线带宽很窄，不能用于宽频带通信，不能保证发射机免调谐全频段宽带工作，跳频、扩频、自适应选频、动态频管等有效的抗干扰通信手段无法实施。目前广泛采用的加载偶极天线可有效扩展天线的阻抗带宽，但降低了天线的辐射效率，尤其是低频端效率非常低，导致天线的增益较低。非加载类宽带偶极天线如双锥天线辐射效率较高，但由于偶极天线的工作频率由低到高变化时，方向图主瓣不断分裂，加上天线辐射前后对称，因而天线的功率增益仍然不高，而且主瓣的分裂导致主波束指向发生改变，对于固定方向或固定扇面的通信是不利的。对数周期天线波束固定且具有较高增益的，但是天线结构复杂，且占地面积较大，因此不适合用于小型基站或在基站大量的架设。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对上述现有技术而提出一种适合500～3500km以内短波通信的小尺寸、高增益、宽频带的基站短波宽带水平偶极天线。
本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：基站短波宽带水平偶极天线，包括有两辐射臂、传输线变压器和支撑杆塔，其特征在于两辐射臂折合成V形，形成一夹角α，两辐射臂之间用一个绝缘板隔开，传输线变压器的两个输出端口分别与两个辐射臂相连接。
按上述方案，所述的辐射臂包括有数根导线、悬链线和绝缘子，其中悬链线在空中张开为抛物线型，导线的末端与悬链线相连，并关于辐射臂最中央的导线对称，悬链线末端通过绝缘子与支撑杆塔相连，形成张开的线栅型三角形偶极天线结构。
按上述方案，线栅型三角形偶极天线结构的锥顶角为θ，其中40°≤θ≤60°。
按上述方案，所述的导线是直径3-10mm的不绣钢丝绳、铜包钢丝绳、铝包钢丝绳或钢芯铝绞线。
按上述方案，辐射臂的导线数量为11～21根，辐射臂的长度2λmax≥L≥λmax/2，其中λmax为最低工作频率对应的波长。
按上述方案，夹角α为50°≤α≤80°。
本发明的优点：
1)天线结构简单，架设方便，占地面积小，适用于中小型基站3500km以内的定向通信；
2)天线具有优良的驻波比带宽，工作频段为6～30MHz，天线驻波比最高不超过2.5，在7～30MHz工作频段内小于2，适合于与宽带发射机配套使用；
3)天线平均功率增益达到13dBi，适合于中远距离通信。
附图说明
图1为本发明的结构图；
图2为图1的侧视图；
图3为仿真和实测驻波比曲线；
图4为天线增益仿真计算曲线；
图5为不同频率时天线最大辐射方向所在的水平面和垂直面方向图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1-2，基站短波宽带水平偶极天线，由两辐射臂、传输线变压器(变换比为4:1的Balan)和支撑杆塔构成，两辐射臂折合成V形，形成一夹角α，辐射臂包括数根导线1、悬链线2和绝缘子，其中悬链线在空中张开为抛物线型，导线的末端与悬链线相连，并关于辐射臂最中央的导线对称，悬链线末端通过绝缘子与支撑杆塔3相连，形成张开的线栅型三角形偶极天线结构，两辐射臂之间用一个绝缘板隔开。
收发信机经50欧姆同轴电缆5与传输线变压器相连，通过传输线变压器实现平衡—不平衡转换及阻抗变换后，再将传输线变压器的两个输出端口分别连至天线的两个辐射臂。
实际制作了一副天线，两辐射臂的锥顶角θ＝40°，导线长(即臂长)L＝27m，两臂夹角α＝67.5°，每辐射臂导线数量N＝15，导线材料选取直径为3mm的不绣钢丝绳，两辐射臂之间的馈电间距Gw＝0.5m，天线架设高度H＝15m，传输线变压器的变比为4:1。该天线的工作频段为6～30MHz，天线在7～30MHz工作频段内驻波比小于2，最高不超过2.5，平均功率增益达到13dBi。该天线占地面积小，架设方便，适用于中小型基站3500km以内的定向通信。
如图3-5，对实验天线采用矩量法仿真，计算得到了短波宽带加载偶极天线的VSWR曲线图、增益曲线图和辐射方向图。图3是矩量法仿真VSWR曲线和实测VSWR曲线的对比图，两者吻合较好，实测结果是用矢量网络分析仪HP8452C测量得到的。由图3、4可知，该天线的工作频带覆盖6～30MHz波段，VSWR最大值为2.3。图5为不同频率时天线最大辐射方向所在的水平面和垂直面方向图。

Claims (6)

1、基站短波宽带水平偶极天线，包括有两辐射臂、传输线变压器(4)和支撑杆塔，其特征在于两辐射臂折合成V形，形成一夹角α，两辐射臂之间用一个绝缘板隔开，传输线变压器的两个输出端口分别与两个辐射臂相连接。
2、按权利要求1所述的基站短波宽带水平偶极天线，其特征在于所述的辐射臂包括有数根导线(1)、悬链线(2)和绝缘子，其中悬链线在空中张开为抛物线型，导线的末端与悬链线相连，并关于辐射臂最中央的导线对称，悬链线末端通过绝缘子与支撑杆塔(3)相连，形成张开的线栅型三角形偶极天线结构。
3、按权利要求2所述的基站短波宽带水平偶极天线，其特征在于线栅型三角形偶极天线结构的锥顶角为θ，其中40°≤θ≤60°。
4、按权利要求2或3所述的基站短波宽带水平偶极天线，其特征在于所述的导线是直径3-10mm的不绣钢丝绳、铜包钢丝绳、铝包钢丝绳或钢芯铝绞线。
5、根据权利要求2或3所述的基站短波宽带水平偶极天线，其特征在于辐射臂的导线数量为11～21根，辐射臂的长度2λmax≥L≥λmax/2，其中λmax为最低工作频率对应的波长。
6、按权利要求1或2所述的基站短波宽带水平偶极天线，其特征在于夹角α为50°≤α≤80°。
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