CN101820099A - 全向宽频带圆锥柱天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全向宽频带圆锥柱天线。该全向宽频带圆锥柱天线采用将圆柱体(1)与圆锥体(2)相结合的全新设计；在圆锥体(2)顶点处做馈电切口(5)(或圆柱体空孔(13))，同轴馈电；并且采取天线底面与安置平面(6)绝缘安装共形的方式，提供了体积更小、频带更宽、成本更低的全向宽带天线。

Description

全向宽频带圆锥柱天线

技术领域

本发明涉及一种全向宽频带天线，更特别地说，涉及一种全向宽频带圆锥天线。

背景技术

目前，在全向宽频带通信应用中，圆锥形天线(双锥天线(图1-A)、单锥天线(图1-B)和盘锥天线(图1-C))是常用的天线。按照现有的技术方案制作的圆锥天线，天线整体体积较大，锥底占地面积较大，因此，限制了其更广泛的应用，特别是需要在有限安装空间实现更宽频带和(或)要求天线小巧和(或)需要移动或要求携带方便的领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种更小体积、更宽频带的全向宽带天线。

本发明提供一种全新的技术方案，特征是采取将圆柱体(1)与圆锥体(2)相结合的全新结构；在圆锥体顶点处做馈电切口(5)(或圆柱体空孔(13))，馈电；并且超越通常天线设计中孤立设计天线而不注重天线安装环境，特别是不积极利用安装环境(安装平面)的惯例，采取天线与安置平面(6)绝缘安装共形的方式，提供了体积更小、频带更宽的全向宽带天线——全向宽频带圆锥柱天线。

本发明采用的技术方案是，使用导电材料制作特定半径的圆锥体(2)，并在圆锥体的底部连接同轴向的导电圆柱体(1)形成共同体(下称圆锥柱(3))，作为天线辐射体的一极；在圆锥体(2)的顶点，使用导电材料制作同半径(或不同半径)、同轴向的平面圆盘(4)，作为天线辐射体的另一极；在圆锥体的顶点，作与馈电同轴线(或同轴接头)(7)同轴外导体内经d尺寸相当的圆锥体切口(5)(或圆柱体空孔(13))；将馈电同轴线内导体(9)与天线辐射体一极相连，而将馈电同轴线外导体(11)与天线另一极相连，实现馈电，以此形成单锥柱形圆锥柱天线(或者相对圆锥体的顶点，使用导电材料制作同轴向的圆锥体或圆锥柱体，作为天线辐射体的另一极，形成双锥柱型圆锥柱天线)。对于安装在金属平面上的圆锥柱天线，安装时，将圆锥柱天线与安装金属平面(6)紧密绝缘安装。

本发明的有益效果是明显的，以制作一个安装在金属平台上、要求频率覆盖400兆赫兹到2.6吉赫兹、驻波比小于等于2的宽频带天线为例，按现有天线技术，需要制作一个直径240毫米、高度120毫米大小尺寸的单锥天线才能实现；而按照本发明的方案，只需制作一个直径为100毫米、高度不到150毫米大小尺寸的单圆锥柱形圆锥柱天线就能实现。与采用现有技术制作的天线相比，采用本发明方案制作的天线，净体积只有现有技术方案单锥天线的50％，外观体积(一般外加天线罩)只有现有技术方案单锥天线的22％；同时，由于制作天线所耗导电材料所对应的天线表面积的减少，导体材料直接成本仅为现有技术方案单锥天线的46％。更值得注意的是，按照天线理论，本发明实际上是增大了天线的有效电尺寸，不仅是同频段要求下能够做到较现有技术更小体积的天线，而且在给定空间尺寸的条件下，更有条件制作出更宽频带的天线来。比如，对于只有A4纸张大小安装空间的应用来说，按照现有技术是没有办法制作出频率覆盖400兆赫兹到2.6吉赫兹、驻波比小于等于2的宽频带单锥天线的，而按照本发明的技术方案完全可以实现。

因此，本发明较现有技术扩大了应用领域，降低了材料成本，更符合体积小巧的时代需求，具有量和质的优越性。

附图说明

图1是现有技术的双锥天线(图1-A)、单锥天线(图1-B)和盘锥天线(图1-C)的示意图。

图2是本发明的示意图。

图3是本发明的圆锥切口(5)(或圆柱体空孔(13))和馈电方式示意图。

图4是本发明实施例2的示意图。

具体实施方式

实施例1(图2)

下面结合附图，以制作锥角90度、需安装在金属平面上(6)、50欧姆同轴线(7)馈电的圆锥柱体(3)天线为例，具体实施、制作本发明所述宽频带圆锥柱天线。

用导电材料做锥角为90度、设计半径的圆锥(2)和同半径、设计高度的圆柱(1)结合体(圆锥柱(3))；

在圆锥体(2)的顶点处，做与圆锥柱轴向相同、直径与50欧姆馈电同轴线(或同轴接头)(7)外导体(10)内直经d尺寸大小一致的切口(5)；

用导电材料做同半径的圆盘(4)，并以圆盘圆心为圆心，做一直径同50欧姆馈电同轴线(或同轴接头)(7)外导体(11)外直经D尺寸大小的空孔；并将同轴接头(座)安装在圆盘上，实现同轴外导体(11)与圆盘(4)的电连接；

采取必要绝缘固定支架，将圆锥柱(3)安装在与圆盘(4)轴向一致、圆锥柱切口平面(8)距圆盘(4)平面距离等于同轴线(或同轴接头)(7)外导体(10)内半径(d的一半值)尺寸大小的高度，并将同轴线(或同轴接头)(7)内导体(9)与圆锥柱(3)在切口平面(8)圆心处实行电连接；

在安装金属平面(6)上打孔(或预留安装孔位)，将上述结构的圆锥柱天线，绝缘紧密安装在该平面(6)上；

在同轴线(或同轴接头)(7)上连接信号，实行馈电。

实施例2(图4)

本实施例(图4)是实施例1(图2)的进一步扩展，在牺牲圆锥柱天线有限全向对称性的条件下，通过在圆锥体(2)与圆盘(4)间(外边沿处)引入一同轴向导电管柱(12)将圆锥体(2)与圆盘(4)电短路，在同样的频段要求和驻波比要求下，可以减小上述圆锥柱天线中圆柱体(1)的高度，以此进一步降低上述圆锥柱天线整体高度；特别的是，还可以借助由此引入的短路导电管柱(12)的内空芯，造就一个可与该圆锥柱天线上下组阵或组合的其它天线馈电的独立的馈电通道。

与实施例1制作本发明所述全向宽频带圆锥柱体天线不同的部分仅是：

在设计制作上述圆锥体(2)圆柱体(1)时，将圆柱体(1)的高度减小一定值，如将圆柱体高度从100毫米降低到70毫米；

选择一细小、长度不小于圆锥体(2)高度的导电线(或管)，紧靠圆锥体(2)和圆盘(4)外边沿，同轴向将圆锥体(2)与圆盘(4)实施电连接，形成短路的导电管柱(12)。

在有与本实施例全向宽频带圆锥柱天线组阵或组合使用的其它天线的情况下，可将与之组阵或组合使用的其它天线的馈电电缆或信号电缆从上述导电管柱(12)的内空心通过。

Claims (5)

1.一种全向宽频带圆锥柱天线，其特征在于：使用导电材料制作特定半径的圆锥体(2)，并在圆锥体的底部连接同轴向的导电圆柱体(1)形成共同体(圆锥柱结构)，作为天线辐射体的一极；在圆锥体(2)的顶点，使用导电材料制作同半径(或不同半径)、同轴向的平面圆盘(4)，作为天线辐射体的另一极；在圆锥柱体的顶点，作与馈电同轴线(或同轴接头)(7)同轴外导体内经d尺寸相当的圆锥体切口(5)(或圆柱形空孔(13))；将馈电同轴线内导体(9)与天线辐射体一极相连，而将馈电同轴线外导体(11)与天线另一极相连，实现馈电，以此形成单锥柱形圆锥柱天线(或者相对圆锥体的顶点，使用导电材料制作同轴向的圆锥体或圆锥柱体，作为天线辐射体的另一极，形成双锥柱型圆锥柱天线)。对于安装在金属平面上的圆锥柱天线，安装时，将圆锥柱天线与安装金属平面(6)紧密绝缘安装。上述全向宽频带圆锥柱天线还可以通过在圆锥柱天线辐射两极间(外边沿处)引入一同轴向细导电管柱(12)将圆锥柱天线两极短路，减小上述圆锥柱天线中圆柱体(1)的高度，以此进一步降低上述圆锥柱天线整体高度；特别的是，还可以借助由此引入的短路导电管柱(12)，造就一个可与该圆锥柱天线上下组阵或组合的其它天线馈电的独立的馈电通道。

2.根据权利要求1所述的全向宽频带圆锥柱天线，其特征在于：采取将圆柱体(1)与圆锥体(2)相结合的结构形式。

3.根据权利要求1所述的全向宽频带圆锥柱天线，其特征在于：在圆锥体顶点处，做与圆锥柱轴向相同、直径与馈电同轴线(或同轴接头)(7)外导体(10)内直经d尺寸大小一致的切口(5)(或圆柱体空孔(13))。

4.根据权利要求1所述的全向宽频带圆锥柱天线，其特征在于：在金属平面上安装的圆锥柱天线，安装时，将圆锥柱天线与安装金属平面(6)紧密绝缘安装。

5.根据权利要求1所述的全向宽频带圆锥柱天线，其特征在于：在圆锥体(2)与圆盘(4)间(外边沿处)引入一同轴向细导电管柱(12)将圆锥体(2)与圆盘(4)电短路，减小上述全向宽频带圆锥柱天线中圆柱体(1)的高度，并可把该短路导电管柱(12)，作为与该圆锥柱天线上下组阵或组合的其它天线馈电的独立的馈电通道和信号电缆通道。

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