CN105048069A - 焊接式360度周向天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焊接式360度周向天线，包括金属圆盘，金属圆盘背面焊接有金属单极圆筒，金属单极圆筒的轴线过金属圆盘的圆心，还包括同轴线，同轴线的同轴线内导体外径面光滑，金属单极圆筒的内径面设置有缺口，在缺口内填充有锡焊填充体，同轴线内导体插入到金属单极圆筒内通过锡焊填充体与同轴线内导体挤压连接，还包括金属地板，金属地板中心开外导体通孔，同轴线的同轴线外导体穿过金属地板的外导体通孔，还包括介质垫片，介质垫片设置在同轴线外导体与金属单极圆筒之间，同轴线内导体贯穿介质垫片。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术，具体是指焊接式360度周向天线。
背景技术
微波周向天线较多应用于一点多址通信中，广泛地应用于军事、航天、遥控、遥测领域。在较低频段中，微波周向天线主要有螺旋天线、交叉馈电式天线、波导缝隙天线；而随着现代通信技术的发展，通信频率向更高的波段发展已是必然趋势，在C波段或更高的频段，波长很短，以上提到的天线由于结构复杂，导致加工费用高，调试困难，并且馈电结构也难于设计，使得天线的带宽较窄；同时这些类型的天线高度均超过半波长或者四分之一波长，天线高度太大导致其占用的体积空间较大，并且天线RCS（雷达散射截面）也较大，对各类载体平台的电磁隐身特性也带来较大影响。
考虑到上述情况，有必要为实际通信平台开发一种周向天线，即小型化周向天线，使它能够提供比现有天线更理想的电磁特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焊接式360度周向天线，使其具备小型化，能快速连接和优异的性能参数。
本发明的目的主要通过以下技术方案实现：一种焊接式360度周向天线，包括金属圆盘，金属圆盘背面焊接有金属单极圆筒，金属单极圆筒的轴线过金属圆盘的圆心，还包括同轴线，同轴线的同轴线内导体外径面光滑，金属单极圆筒的内径面设置有缺口，在缺口内填充有锡焊填充体，同轴线内导体插入到金属单极圆筒内通过锡焊填充体与同轴线内导体挤压连接，还包括金属地板，金属地板中心开外导体通孔，同轴线的同轴线外导体穿过金属地板的外导体通孔，还包括介质垫片，介质垫片设置在同轴线外导体与金属单极圆筒之间，同轴线内导体贯穿介质垫片。
本发明是由金属圆盘、金属单极圆筒、介质垫片、金属地板以及同轴线（同轴馈电连接器）共同构成。
金属圆盘直径为r1、厚度h1，金属单极圆筒直径为径r2、高度h2，它们加工为一个整体；金属单极圆筒内径面设置缺口，用于填充锡焊填充体，先将同轴线内导体插入到金属单极圆筒内，然后将熔融状态的锡焊填充料灌注到缺口内，使得同轴线内导体固定在金属单极圆筒内，如果采用将同轴线内导体设置成螺纹，金属单极圆筒内径面设置成螺纹，使得金属单极圆筒与同轴线内导体进行螺纹配合，则必须采用N型同轴连接器N-50KF-C，这种同轴连接器的内芯有螺纹，而采用其他同轴连接器则需对同轴线内导体进行螺纹加工，施工复杂，因此上述螺纹配合加工的选材范围小，加工复杂，不利于节约施工成本；介质垫片为一个类似“瓶盖”的腔体结构，其材质采用聚四氟乙烯，介质垫片直径为r3、厚度h3，中间有通孔使得同轴线内导体通过，其下部腔体尺寸可使得同轴线外导体刚好深入其内部；金属地板中间有通孔使得同轴线外导体通过；同轴线为市售任意产品。
在本设计中，金属圆盘及金属单极圆筒是起辐射作用的最主要部件，用于向空间辐射电磁波。当发射信号时，同轴线通过连接的同轴电缆输入外接发射机的发射信号，同轴线内导体输出的能量激起金属圆盘及金属单极圆筒上的表面电流，从而产生辐射；由于所采用的金属单极圆筒直径较大，使得天线可以发射较宽带宽范围内的垂直极化电磁波；由于金属单极圆筒顶端接入了金属圆盘，这使得天线顶端的电流不为零，有效的实现了天线的小型化；由于介质垫片为腔体结构，分隔开天线的辐射结构与金属地板，使得同轴线能够有效的激励天线电流；金属圆盘、金属单极圆筒及介质垫片在结构上均成中心轴对称分布，可以使得天线在水平面360度范围内辐射场均匀分布。
介质垫片的圆周边向金属地板方向延伸形成圆形筒，该圆形筒包覆在同轴线外导体的外壁上。
金属地板远离金属圆盘的一面还设置有地板加强件，同轴线外导体贯穿地板加强件。
金属圆盘的尺寸在很大程度上决定了天线的谐振频率，针对不同的金属圆盘直径r 1反射损耗随频率的变化曲线。研究发现，随着直径r 1的增大，天线的谐振频率逐渐向低频端偏移，与一般的单偶极子天线类似，辐射体尺寸与天线频率呈现出相反的变化规律。
针对不同的金属圆盘厚度h 1反射损耗随频率的变化曲线。研究发现，金属圆盘的厚度同样会影响天线的谐振频率，随着厚度的增大，天线的谐振频率逐渐向低频端偏移，与金属圆盘直径类似，该尺寸的大小与天线频率高低呈现出相反的变化规律。
金属单极圆筒不仅是该天线的辐射结构，同时它还作为过渡部件连接金属圆盘及馈入电流的同轴线。针对不同的金属单极圆筒直径r 2反射损耗随频率的变化曲线。研究发现，该直径不仅影响谐振点位置，还在很大程度上影响反射损耗的大小，如果该直径过大，则反射损耗很大，即馈入天线的能量大部分都被反射，使得天线无法正常工作；从安装角度考虑，若该直径过小，则辐射结构没有办法与同轴线内导体连接，所以在天线尺寸的设计上要综合考虑天线性能及安装结构。
针对不同的金属单极圆筒高度h 2反射损耗随频率的变化曲线。研究发现，金属单极圆筒的高度会在很大程度上影响天线的谐振频率，随着高度的增大，天线的谐振频率逐渐向低频端偏移，与普通单极子尺寸与频率的对应关系一致。
优选的，金属单极圆筒的直径为r2，r2的取值范围为小于或等于8mm。
优选的，金属单极圆筒的高度为h2，h2的取值范围为小于或等于4mm。
综上所述，本发明的有益效果是：本发明的本身高度仅为最低工作频率所对应波长的1/8左右；天线相对带宽约为45%，在频段内可以良好的与50Ω同轴电缆匹配；天线在水平面360度的范围内辐射场均匀全向分布，不圆度小于2dB；此外，本天线结构灵活，除了可采用方形金属地板，还可在一定尺寸范围内采用圆形金属地板或者异形金属地板，并且天线可以作为八木天线的有源振子使用，有效缩小八木天线的总体尺寸。
附图说明
图1为本发明的示意图。
附图中附图标记所对应的名称为：1、同轴线内导体，2、同轴线外导体，3、锡焊填充体，4、地板加强件，5、金属地板，6、介质垫片，7、金属单极圆筒，8、金属圆盘。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1所示，
本发明的目的主要通过以下技术方案实现：
本发明包括金属圆盘8，金属圆盘8背面焊接有金属单极圆筒7，金属单极圆筒7的轴线过金属圆盘的圆心，还包括同轴线，同轴线的同轴线内导体1外径面光滑，金属单极圆筒7的内径面设置有缺口，在缺口内填充有锡焊填充体3，同轴线内导体1插入到金属单极圆筒7内通过锡焊填充体3与同轴线内导体1挤压连接，还包括金属地板5，金属地板5中心开外导体通孔，同轴线的同轴线外导体2穿过金属地板5的外导体通孔，还包括介质垫片6，介质垫片6设置在同轴线外导体2与金属单极圆筒7之间，同轴线内导体1贯穿介质垫片6。
本发明是由金属圆盘、金属单极圆筒、介质垫片、金属地板以及同轴线同轴馈电连接器共同构成。
金属圆盘直径为r1、厚度h1，金属单极圆筒直径为径r2、高度h2，它们加工为一个整体；金属单极圆筒内径面设置缺口，用于填充锡焊填充体，先将同轴线内导体插入到金属单极圆筒内，然后将熔融状态的锡焊填充料灌注到缺口内，使得同轴线内导体固定在金属单极圆筒内，如果采用将同轴线内导体设置成螺纹，金属单极圆筒内径面设置成螺纹，使得金属单极圆筒与同轴线内导体进行螺纹配合，则必须采用N型同轴连接器N-50KF-C，这种同轴连接器的内芯有螺纹，而采用其他同轴连接器则需对同轴线内导体进行螺纹加工，施工复杂，因此上述螺纹配合加工的选材范围小，加工复杂，不利于节约施工成本；介质垫片为一个类似“瓶盖”的腔体结构，其材质采用聚四氟乙烯，介质垫片直径为r3、厚度h3，中间有通孔使得同轴线内导体通过，其下部腔体尺寸可使得同轴线外导体刚好深入其内部；金属地板中间有通孔使得同轴线外导体通过；同轴线为市售任意产品。
在本设计中，金属圆盘及金属单极圆筒是起辐射作用的最主要部件，用于向空间辐射电磁波。当发射信号时，同轴线通过连接的同轴电缆输入外接发射机的发射信号，同轴线内导体输出的能量激起金属圆盘及金属单极圆筒上的表面电流，从而产生辐射；由于所采用的金属单极圆筒直径较大，使得天线可以发射较宽带宽范围内的垂直极化电磁波；由于金属单极圆筒顶端接入了金属圆盘，这使得天线顶端的电流不为零，有效的实现了天线的小型化；由于介质垫片为腔体结构，分隔开天线的辐射结构与金属地板，使得同轴线能够有效的激励天线电流；金属圆盘、金属单极圆筒及介质垫片在结构上均成中心轴对称分布，可以使得天线在水平面360度范围内辐射场均匀分布。
介质垫片6的圆周边向金属地板5方向延伸形成圆形筒，该圆形筒包覆在同轴线外导体2的外壁上。
金属地板5远离金属圆盘8的一面还设置有地板加强件4，同轴线外导体2贯穿地板加强件4。
金属圆盘的尺寸在很大程度上决定了天线的谐振频率，针对不同的金属圆盘直径r 1反射损耗随频率的变化曲线。研究发现，随着直径r 1的增大，天线的谐振频率逐渐向低频端偏移，与一般的单偶极子天线类似，辐射体尺寸与天线频率呈现出相反的变化规律。
针对不同的金属圆盘厚度h 1反射损耗随频率的变化曲线。研究发现，金属圆盘的厚度同样会影响天线的谐振频率，随着厚度的增大，天线的谐振频率逐渐向低频端偏移，与金属圆盘直径类似，该尺寸的大小与天线频率高低呈现出相反的变化规律。
金属单极圆筒不仅是该天线的辐射结构，同时它还作为过渡部件连接金属圆盘及馈入电流的同轴线。针对不同的金属单极圆筒直径r 2反射损耗随频率的变化曲线。研究发现，该直径不仅影响谐振点位置，还在很大程度上影响反射损耗的大小，如果该直径过大，则反射损耗很大，即馈入天线的能量大部分都被反射，使得天线无法正常工作；从安装角度考虑，若该直径过小，则辐射结构没有办法与同轴线内导体连接，所以在天线尺寸的设计上要综合考虑天线性能及安装结构。
针对不同的金属单极圆筒高度h 2反射损耗随频率的变化曲线。研究发现，金属单极圆筒的高度会在很大程度上影响天线的谐振频率，随着高度的增大，天线的谐振频率逐渐向低频端偏移，与普通单极子尺寸与频率的对应关系一致。
优选的，金属单极圆筒的直径为r2，r2的取值范围为小于或等于8mm。
优选的，金属单极圆筒的高度为h2，h2的取值范围为小于或等于4mm。
如上所述，则能很好的实现本发明。
Claims (5)
1.焊接式360度周向天线，其特征在于：包括金属圆盘（8），金属圆盘（8）背面焊接有金属单极圆筒（7），金属单极圆筒（7）的轴线过金属圆盘的圆心，还包括同轴线，同轴线的同轴线内导体（1）外径面光滑，金属单极圆筒（7）的内径面设置有缺口，在缺口内填充有锡焊填充体（3），同轴线内导体（1）插入到金属单极圆筒（7）内通过锡焊填充体（3）与同轴线内导体（1）挤压连接，还包括金属地板（5），金属地板（5）中心开外导体通孔，同轴线的同轴线外导体（2）穿过金属地板（5）的外导体通孔，还包括介质垫片（6），介质垫片（6）设置在同轴线外导体（2）与金属单极圆筒（7）之间，同轴线内导体（1）贯穿介质垫片（6）。
2.根据权利要求1所述的焊接式360度周向天线，其特征在于：介质垫片（6）的圆周边向金属地板（5）方向延伸形成圆形筒，该圆形筒包覆在同轴线外导体（2）的外壁上。
3.根据权利要求1所述的焊接式360度周向天线，其特征在于：金属地板（5）远离金属圆盘（8）的一面还设置有地板加强件（4），同轴线外导体（2）贯穿地板加强件（4）。
4.根据权利要求1所述的焊接式360度周向天线，其特征在于：金属单极圆筒的直径为r2，r2的取值范围为小于或等于8mm。
5.根据权利要求1所述的焊接式360度周向天线，其特征在于：金属单极圆筒的高度为h2，h2的取值范围为小于或等于4mm。
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