CN102487158A - 一种vhf频段通讯短天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种VHF频段通讯短天线，解决现有技术VHF通讯设备天线长度太长，不方便包装、运输和使用，且电性能欠理想、增益低、驻波大和频带窄问题，包括电缆和振子，电缆具有内导体和外导体，振子通过匹配网络与电缆内导体电连接，所述电缆外部设置有与电缆外导体电连接的扼流套筒，在扼流套筒下端设置有若干辐射条，所述振子为螺旋结构。本发明具综合了法向辐射短螺旋辐射振子、馈电扼流套筒和伞骨形辐条结构，减小了天线的高度，方便了包装、运输和使用，同时还使得天线具有增益高、驻波小、频带宽的优点。

Description

一种VHF频段通讯短天线

技术领域

本发明涉及一种天线，尤其是涉及一种长度较短，体积较小、增益高、驻波小、频带宽优点的VHF频段通讯短天线。

背景技术

无线通讯设备的天线的尺寸一般与工作频段的波长相关，如要缩小其尺寸，电气性能便要受到大幅度的影响。VHF频段的波长为数米，因此用于VHF频段固定或移动通讯台站的收发天线的长度通常在1米以上，而且天线振子一般为细长直线结构，与设备相比差别太大，不方便运输和使用；另外，通常的直线型（单极子）天线工作频率范围窄、增益低、驻波比达，电性能欠理想。如工作在VHF频段的能在电子海图上显示其他船舶航向、航线、航名等信息的船舶自动识别系统AIS（Automatic identification System)，作为海事通讯设备体积并不大，但与其配套的鞭状天线或玻璃钢天线长度在1.2米以上，不方便包装、运输和使用，且电性能也不理想。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中VHF通讯设备天线长度太长，不方便包装、运输和使用，且电性能欠理想的问题，提供了一种长度与一般通讯设备相匹配，同时电性能优良的VHF频段通讯短天线。

本发明另一个发明目的是解决了现有普通VHF通讯天线增益低、驻波大和频带窄的问题，提供了一种综合了法向辐射短螺旋辐射振子、馈电扼流套筒和伞骨形辐条结构于一体的，具有增益高、驻波小、频带宽优点的VHF频段通讯短天线，尤其适用于对天线电性能指标要求高的通讯台站、车船移动应用的收发天线。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种VHF频段通讯短天线，包括电缆和振子，电缆具有内导体和外导体，振子通过匹配网络与电缆内导体电连接，所述电缆外部设置有与电缆外导体电连接的扼流套筒，在扼流套筒下端设置有若干辐射条，所述振子为螺旋结构。本发明中天线综合了法向辐射短螺旋辐射振子、馈电扼流套筒和伞骨形辐条结构，使得天线具有体积小、增益高、驻波小、频带宽的优点。本发明振子采用直径小于0.18λ的螺旋结构，在具备λ/4单极子天线辐射性能同时，减小了天线的高度，方便了运输和实用，在使用过程中更不易折断。本发明中天线馈电电缆采用同轴电缆；天线中振子采用螺旋结构，但已不是通常的螺旋天线，其长度比螺旋天线更短，而电性能相比通常螺旋天线有了大幅度的提高，本发明中在电缆外部设置扼流套筒，将能阻止天线馈电端电缆外导体上的电流泄漏而使天线两臂的电流达到平衡，从而提高天线的增益和阻抗特性。通常的螺旋天线中螺旋振子按慢波理论分析电长度为λ/4，而本发明中由于呈感性的扼流套筒共扼作用可使螺旋振子处于容性而进一步缩短。且由于呈感性的扼流套筒共扼作用也使法向模工作的螺旋振子的带宽得到了有效的展宽，相对带宽达到了15～20%。另外，在扼流套筒下端设置地网辐条，明显改变了天线的增益和阻抗特性。

作为一种优选方案，所述扼流套筒包括内套筒和外套筒，内套筒和外套筒同心设置，所述内套筒套在电缆外壁上，内套筒顶端与电缆外导体电连接，外套筒直径大于内套筒直径，外套筒与内套筒直径形成有空腔。扼流套筒能阻止天线馈电端电缆外导体上的电流泄漏而使天线两臂的电流达到平衡，从而提高天线的增益和阻抗特性。

作为一种优选方案，所述内套筒和外套筒下端固定在一底板上，内套筒和外套筒通过底板电连接，所述底板安装在一个与杆体相固定的抱杆固定架上，在底板上还安装有支架，所述辐条安装在支架上。套筒与电缆的外导体电连接，套筒与底板相连通，支架安装在底板上，辐条通过支架与外套筒底部相连通即与外导体电连接，构成地网结构。

作为一种优选方案，所述电缆内导体上端设置有馈电端，所述振子通过阻抗匹配网络与馈电端相连。阻抗匹配网络使馈电电缆特性阻抗与天线的谐振阻抗相匹配，确保传输到最终负载端的信号能量值达到最大。

作为一种优选方案，在所述振子外罩有玻璃钢外罩，所述玻璃钢外罩安装在扼流套筒上端。玻璃钢外罩对振子起到保护作用。

作为一种优选方案，所述辐条向下倾斜，辐条与水平面之间成0—45度夹角。用户可由根据需要调节辐条与水平面的夹角。

作为一种优选方案，所述辐条的长度小于λ/4。

因此，本发明具有的优点是:1. 振子采用螺旋结构，在具备λ/4单极子天线辐射性能同时，还减小了天线的高度，方便了包装、运输和使用，在使用过程中更不易折断；2. 在电缆外部设置扼流套筒，将天线馈电部分改为扼流套筒馈电方式，扼流套筒能阻止天线馈电端电缆外导体上的电流泄漏而使天线两臂的电流达到平衡，从而提高天线的增益和阻抗特性，同时由于套筒与螺旋振子电抗共轭而有效缩短天线谐振长度和展宽了频带；3. 在扼流套筒下端设置地网辐条，明显改变了天线的增益和阻抗特性； 4.由于上述3项技术的综合应用使电性能指标明显优于传统天线，该天线总长度仅1/6波长，增益却要比传统的5/8波长加感鞭状天线高出1～2dB，反映阻抗特性的带内驻波比小于1.3，远优于通常的通讯天线。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图；

附图2是本发明中电缆的一种横截面剖视图。

1-振子  2-玻璃钢外罩  3-阻抗匹配网络  4-馈电端  5-扼流套筒  6-外套筒  7-内套筒  8-电缆  9-支架  10-底板  11-辐条  12-抱杆固定架  13-杆状物  14-内导体  15-绝缘层  16-外导体  17-外壳。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例： 

本实施例一种VHF频段通讯短天线，如图1所示，包括有振子1和电缆8。该振子螺旋线长度为1/5波长长度，振子做成螺旋结构。如图2所示，该电缆为同轴电缆，其由内导体14、绝缘层15、外导体16和外壳17构成，在电缆上端设有馈电端4，馈电端与电缆内导体14相接。振子1通过阻抗匹配网络3与馈电端相连接。在电缆外部设置有扼流套筒5，该扼流套筒安装在一个底盘10上。扼流套筒由同心设置的内套筒7和外套筒6构成，内套筒套在电缆8的外部，内套筒上端与电缆内导体点连接，外套筒6直径大于内套筒7，外套筒与内套筒之间形成空腔。在套筒5的下端连接有支架9，该支架固定在底板上，在支架上设置有多个辐条11，该辐条向下倾斜，辐条与水平面成30度夹角。在振子上罩有玻璃钢外罩2，该玻璃钢外罩下端安装在外套筒6上端，玻璃钢外罩与外套筒共同构成天线的外壳体。底板安装在抱杆固定架12上，该支架、底板和抱杆固定架通过螺栓固定。抱杆固定架通过抱箍固定在杆状物13上。本实施例中的1/4波长，该长度计算可由公式L=300/f/4*0.96得出，其中L为天线长度，单位为米；f为天线频率中点，单位为MHz；0.96是铜丝的缩短系数，其它材质在0.93~0.97之间选取。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了振子、扼流套筒、辐条、电缆、底板等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种VHF频段通讯短天线，包括电缆和振子，电缆具有内导体和外导体，振子通过匹配网络与电缆内导体电连接，其特征在于：所述电缆外部设置有与电缆外导体（16）电连接的扼流套筒（5），在扼流套筒下端设置有若干辐条（11），所述振子为螺旋结构。

2.根据权利要求1所述的一种VHF频段通讯短天线，其特征是所述扼流套筒（5）包括内套筒（7）和外套筒（6），内套筒和外套筒同心设置，所述内套筒套在电缆外壁上，内套筒顶端与电缆外导体（16）电连接，外套筒直径大于内套筒直径，外套筒与内套筒直径形成有空腔。

3.根据权利要求2所述的一种VHF频段通讯短天线，其特征是所述内套筒（7）和外套筒（6）下端固定在一底板（10）上，内套筒和外套筒通过底板电连接，所述底板安装在一个与杆体相固定的抱杆固定架（12）上，在底板上还安装有支架（9），所述辐条（11）安装在支架上。

4.根据权利要求1或2所述的一种VHF频段通讯短天线，其特征是所述电缆（8）内导体（14）上端设置有馈电端（4），所述振子（1）通过阻抗匹配网络（3）与馈电端相连。

5.根据权利要求1所述的一种VHF频段通讯短天线，其特征是在所述振子（1）外罩有玻璃钢外罩（2），所述玻璃钢外置安装在扼流套筒（5）上端。

6.根据权利要求1或2所述的一种VHF频段通讯短天线，其特征是所述辐条（11）向下倾斜，辐条与水平面之间成0—45度夹角。

7.根据权利要求3所述的一种VHF频段通讯短天线，其特征是所述辐条（11）向下倾斜，辐条与水平面之间成0—45度夹角。

8.根据权利要求1或2所述的一种VHF频段通讯短天线，其特征是所述辐条（11）的长度小于λ/4。

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