CN102157772B - 车载超短波宽带天线 - Google Patents

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Abstract

一种车载超短波宽带天线，由短辐射体、长辐射体和底座组成，短辐射体或长辐射体的下端安装在底座的上端；所述短辐射体由辐射体芯、匹配器、接头及玻璃钢管组成；辐射体芯插装在玻璃钢管的上端，匹配器固定在玻璃钢管的中部，接头固定在玻璃钢管的下端，且匹配器的上端与辐射体芯的下端连接，匹配器的下端与底座的上信号端口连接。本发明采用宽频带阻抗匹配技术，很好地解决了天线高度问题，实现了良好的宽频带阻抗匹配，从而有效提高了天线辐射效率，提高了天线增益。本发明两个辐射体公用一个底座，在开阔地带进行战术动作时可选用短辐射体或长辐射体，在近距离组网或通过桥隧和快速运动时可选用短辐射体，最大程度地方便部队使用。

Description

车载超短波宽带天线
技术领域
本发明属于天线技术领域，具体涉及一种车载超短波宽带天线，适合用于超短波车载跳频电台。
背景技术
已有的超短波车载天线一般为3m中馈天线，其性能指标可满足车载式超短波电台的使用要求，但由于天线太高，影响通信车辆顺利通过桥隧和规避卫星进入桥隧以及快速运动时通信效果不好；此外，随着电磁环境复杂程度日趋严重及战术通信的要求越来越高，对超短波天线提出了新的要求，尤其是天线的战术姿态和通信效果，迫切需要研制新型天线以改善战术通信效果。
发明的内容
本发明解决的技术问题：设计一种30MHz～88MHz车载超短波宽带天线，以解决超短波车载跳频电台现役天线在实战中出现的战术姿态和通信效果差的问题。
本发明的设计思路：依据天线设计理论宽频带阻抗匹配原理，当天线的输入阻抗与电台的输出阻抗即馈线的阻抗匹配时，高频能量全部被天线辐射，馈线上只有入射波，没有反射波。馈线上传输的是行波，馈线上各处的电压幅度相等，馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时，天线就不能全部将馈线上传输的高频能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。其结果是降低了发射机的有效功率，影响通信效果。
本发明为了保证天线的输入阻抗与电台的输出阻抗良好匹配，在传输系统中的阻抗不连续处引入匹配设备，在原来的不连续的基础上引入另一种不连续性，使它产生的反射波正好被原来的反射波干涉抵消，从而达到阻抗匹配。具体做法是在电台和天线之间再插入一个无源网络，这样不仅可以实现阻抗匹配，还在一定程度上可以减少噪声干扰、提高功率容量、提高频率响应的线性度，从而保证良好的通信效果。
基于上述原理，本发明的短辐射体使用单极子作为辐射体，采用底馈模式，长辐射体采用下段辐射体与上段辐射体组合结构，采用中馈模式。选用具有良好线性特性和耐高功率容量的器件，以解决在工作频带范围内的阻抗匹配、噪声干扰、功率容量、频率响应的线性度等问题，实现在工作频带范围内的指标要求。
本发明的技术解决方案：一种车载超短波宽带天线，由短辐射体(1)、长辐射体(2)和底座(3)组成，短辐射体(1)或长辐射体(2)的下端安装在底座(3)的上端；所述短辐射体(1)由辐射体芯(5)、匹配器(6)、接头(7)及玻璃钢管(8)组成；辐射体芯(5)插装在玻璃钢管(8)的上端，匹配器(6)固定在玻璃钢管(8)的中部，接头(7)固定在玻璃钢管(8)的下端，且匹配器(6)的上端与辐射体芯(5)的下端连接，匹配器(6)的下端与底座(3)的上信号端口(24)连接。
所述长辐射体(2)由上节辐射体(10)和下节辐射体(11)首尾连接组成。
所述短辐射体(1)的顶端套装有天线帽(9)。
所述匹配器(6)由匹配网络芯片(12)、套管(13)和连接器(14)组成，匹配网络芯片(12)插装在套管(13)内，连接器(14)固定在套管(13)的下端，且匹配网络芯片(12)的输入端芯与连接器(14)的芯连接，匹配网络(12)的输入端地与连接器(14)的地焊接。
所述匹配网络芯片(12)由四个电感和两个电容组成，第一电感L1(18)、第二电感L2(19)、第三电感L3(20)及第四电感L4(21)串联在电路中；第一电容C1(16)及第二电容C2(17)并联在电路中。
所述第一电容C1＝76-84p，第二电容C2＝95-105p，第一电感L1＝28-32uH，第二电感L2＝14-16uH，第三电感L3＝19-21uH，第四电感L4＝9-11uH。
本发明与现有技术相比具有的优点和效果：
1、本发明采用宽频带阻抗匹配技术，很好地解决了天线高度问题，实现了良好的宽频带阻抗匹配，从而有效提高了天线辐射效率，提高了天线增益。具有拆装方便、抗毁和“三防”性能良好的优点，满足国防使用要求。
2、本发明两个辐射体公用一个底座，在开阔地带进行战术动作时可以选用1.8m短辐射体或3m长辐射体，在近距离组网或通过桥隧和快速运动时可以选用1.8m短辐射体，最大程度地方便部队使用。
3、本发明经过实测，在30～88MHz范围内，3m天线长辐射体电压驻波比小于4，增益大于-1dB，1.8m天线短辐射体电压驻波比小于4.5，增益大于-2dB，符合全向军用天线的指标要求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，
图2是本发明短辐射体的结构示意图，
图3是本发明底座的结构示意图，
图4是本发明匹配器的结构示意图，
图5是本发明匹配网络芯片的电路原理图。
具体实施方式
结合附图1、2、3、4、5描述本发明的一种实施例。
一种车载超短波宽带天线，具有1.8m短辐射体1、3m长辐射体2和底座3，短辐射体1或长辐射体2的下端通过螺纹连接安装在底座3的上端。所述短辐射体1由辐射体芯5、匹配器6、接头7及玻璃钢管8组成；辐射体芯5插装在玻璃钢管8的上端，匹配器6固定在玻璃钢管8的中部，接头7固定在玻璃钢管8的下端，且匹配器6的上端与辐射体芯5的下端连接，匹配器6的下端与底座3的上信号接口24连接。所述短辐射体1顶端套装有天线帽9。所述长辐射体2由上节辐射体10和下节辐射体11螺纹连接组成。
所述底座主要由基座绝缘体22、下信号接口23、上信号接口24、减震弹簧25、扼流圈26及安装底盖27组成。减震弹簧25的下端固定在基座绝缘体22的上端，安装底盖27固定在基座绝缘体22的下端，扼流圈26固定在基座绝缘体22内，下信号接口23固定在安装底盖27上，上信号接口24固定在减震弹簧25的上端，且下信号接口23的外端通过同轴电缆与电台信号端连接，内端与扼流圈26的一端连接，扼流圈26的另一端与上信号接口24连接。安装底盖27上连接有地线4，且地线4的另一端与车体连接，实现电台和天线共地连接。
所述匹配器6由匹配网络芯片12、套管13和连接器14组成，匹配网络芯片12插装在套管13内，连接器14固定在套管13的下端，且匹配网络芯片12的输入端芯与连接器14的芯连接，匹配网络12的输入端地与连接器14的地焊接。连接器14插装在底座3的上信号接口24上。
匹配网络芯片12由四个空心线圈和两个贴片电容组成，且密封在短辐射体1内。其输出端与第一电感18串联，第一电感18的另一端与第一电容16的一端和第二电感19的一端串联，第一电容16的另一端接输入地，第二电感19的一端与第三电感20的一端串联，第三电感20的另一端与第二电容17的一端和第四电感21的一端串联，第二电容17的另一端接输入地，第四电感21的另一端接输入芯。所述第一电容C1＝80p，第二电容C2＝100p，第一电感L1＝30uH，第二电感L2＝15uH，第三电感L3＝20uH，第四电感L4＝10uH。该阻抗匹配网络有效解决了天线的宽频带阻抗匹配问题。
本发明1.8m短辐射体和3m长辐射体公用一个底座，1.8m天线辐射体使用单极子作为辐射体，采用底馈模式；3m天线辐射体采用下段辐射体与上段辐射体组合结构，采用中馈模式。同时选用具有良好线性特性和耐高功率容量的器件，以解决天线高度问题和在工作频带范围内的阻抗匹配、噪声干扰、功率容量、频率响应的线性度等问题。其中长辐射体2通信效果优于短辐射体1。在开阔地带进行战术动作时可以选用短辐射体1或者长辐射体2；在近距离组网或通过桥隧和快速运动时可以选用短辐射体1，这样可以最大程度地方便部队使用。
本发明的天线经过实测，在30～88MHz范围内，3m天线电压驻波比小于4，增益大于-1dB，1.8m天线电压驻波比小于4.5，增益大于-2dB。符合全向军用天线的指标要求。

Claims (4)

1.一种车载超短波宽带天线，其特征是：所述天线由短辐射体(1)、长辐射体(2)和底座(3)组成，短辐射体(1)或长辐射体(2)的下端安装在底座(3)的上端；所述短辐射体(1)由辐射体芯(5)、匹配器(6)、接头(7)及玻璃钢管(8)组成；辐射体芯(5)插装在玻璃钢管(8)的上端，匹配器(6)固定在玻璃钢管(8)的中部，接头(7)固定在玻璃钢管(8)的下端，且匹配器(6)的上端与辐射体芯(5)的下端连接，匹配器(6)的下端与底座(3)的上信号端口(24)连接；
所述匹配器(6)由匹配网络芯片(12)、套管(13)和连接器(14)组成，匹配网络芯片(12)插装在套管(13)内，连接器(14)固定在套管(13)的下端，且匹配网络芯片(12)的输入端芯与连接器(14)的芯连接，匹配网络(12)的输入端地与连接器(14)的地焊接；
所述匹配网络芯片(12)由四个电感和两个电容组成，第一电感L1(18)、第二电感L2(19)、第三电感L3(20)及第四电感L4(21)串联在电路中；第一电容C1(16)及第二电容C2(17)并联在电路中。
2.根据权利要求1所述的车载超短波宽带天线，其特征是：所述长辐射体(2)由上节辐射体(10)和下节辐射体(11)首尾连接组成。
3.根据权利要求1所述的车载超短波宽带天线，其特征是：所述短辐射体(1)的顶端套装有天线帽(9)。
4.根据权利要求1所述的的车载超短波宽带天线，其特征是：所述第一电容C1＝76-84p，第二电容C2＝95-105p，第一电感L1＝28-32uH，第二电感L2＝14-16uH，第三电感L3＝19-21uH，第四电感L4＝9-11uH。
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