CN105659918B - 一种vhf大功率鞭天线 - Google Patents
一种vhf大功率鞭天线Info
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Abstract
本发明提供了一种VHF大功率鞭天线，解决天线与电台之间的阻抗匹配和大功率容量问题，该天线包括：辐射体和底座，其中辐射体(1)包括：辐射体采用下段辐射体与上段辐射体组合结构，其中下段辐射体包括：支撑锥管(4)和防波套(5)，上段辐射体包括铜管(7)、小截面安装线(8)、套筒(9)和铜线(10)，通过将下段辐射体与上段辐射体进行开路连接，形成中部耦合容性加载；底座(2)内密闭有匹配网路(23)，该匹配网路由电感和电容组成，以实现30MHz～88MHz的工作频段内的阻抗匹配。本发明的全频段电压驻波比小于4，具有拆装方便、抗毁和“三防”性能良好的优点，不需调谐，可直接与电台匹配使用，适合于各种装甲车辆、舰船安装。<pb pnum="1" />
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体地说是一种超短波、大功率的宽频带天线，能够使VHF频段多部电台通过天线合路器公用一根天线。
背景技术
目前，我军使用的超短波电台的频率一般为30MHz～88MHz，其输出功率也都在50W左右，就目前我军的装备情况看，在同一辆通信车(或装甲车或坦克)上，一般装备的VHF频段电台至少在两部以上，另外还会装备短波电台以及其他的多种通信电台，因每部电台都要有一根天线与其相配套，这样就出现了一辆通信车(或装甲车或坦克)上同时立有很多根天线的情况。这在工程上会有很多弊端，如车辆在进行战术动作时，由于天线的摇摆，会造成多根天线的相互撞击，甚至缠绕，这样会严重影响到电台的正常使用。另一方面，多根天线相互间的电磁干扰，和天线之间的相互遮挡，造成天线方向图的改变等种种因素，都会严重影响通信质量。
研制出一种天线合路器，多部电台通过它可以公用一根天线，这样可有效减少装车天线的数量。为配合天线合路器的研制，同时提出了大功率VHF天线的研制要求，这种天线的功率应能承受多部电台的同时工作，天线所选用的器件均应具备良好的线性指标，可解决多部电台同时使用时的三阶互调问题，另外，天线高度也不能过高，影响车辆的机动性。目前，我军研制的天线合路器大多为“六合一”，电台间的功率叠加后在300W左右，但现有技术中的VHF频段天线其功率都在100W以内，而且，大多都选用了磁性材料(磁性材料在不同频率的其性能不具备线性)。因此研制大功率VHF频段的天线是我军通信技术体制发展亟待解决的问题。
发明的内容
本发明的目的是提供一种VHF大功率鞭天线，以解决现有技术中的不足，实现通过天线合路器，多部电台公用一根天线配套通信。
本发明的目的是这样实现的：
1.宽带阻抗匹配设计原理
本天线采用单极子、底馈及中部加载的模式，利用仿真软件设计宽带的阻抗匹配网络。其实现过程分为两步：第一步，在天线辐射体中部增加容性加载，改变了天线辐射体的特性阻抗；第二步，通过ADS仿真软件对底部匹配网络加以设计，以实现30MHz～88MHz的工作频段内的阻抗匹配。
2.本发明结构
基于上述原理，本发明的技术构思是：使用单极子天线中部耦合加载的方法，通过ADS仿真软件对底部匹配网络加以设计。选用的所有器件均具有良好的线性特性，同时具备300W以上的功率承受能力，以解决在30MHz～88MHz频带范围内的阻抗匹配、天线效率、功率容量、线性特性的问题，实现在30MHz～88MHz频带范围内的指标要求。
本发明所述一种VHF大功率鞭天线包括：辐射体和底座，其中：
A.辐射体包括：辐射体采用下段辐射体与上段辐射体组合结构，其中下段辐射体包括：支撑锥管和防波套，上段辐射体包括铜管、小截面安装线、套筒和铜线，通过将下段辐射体与上段辐射体进行开路连接，形成中部耦合容性加载；
B.底座内密闭有匹配网络，该匹配网络由电感和电容组成，以实现30MHz～88MHz的工作频段内的阻抗匹配。
上述鞭天线，其中上段辐射体中小截面安装线折叠后装入铜管中，用环氧树脂灌封固化后，将小截面安装线与铜线用焊锡焊接在一起，形成辐射体的中部耦合加载。
本发明具有如下优点：
1.本发明由于采用了将下段辐射体与上段辐射体间开路连接，作耦合容性加载的方法，因而可以改变天线末端电流大小提高了天线效率；
2.本发明由于选用大功率容量和线性特性良好的器件，以及优化的匹配网络模式解决了合路器(大功率电台)的天线配套难题；
3.本发明由于采用了宽频带的阻抗匹配，故不需调谐，可直接与电台匹配使用，适合于各种装甲车辆、舰船安装；
测试结果表明本发明在全频段电压驻波比小于4，具有拆装方便、抗毁和“三防”性能良好的优点，天线满足国防使用要求。
附图说明
图1是本发明的部件图；
图2是本发明的天线辐射体结构图；
图3是本发明的底座结构图；
图4是本发明的匹配网络原理图。
具体实施方式
参照图1，本发明使用单极子天线中部耦合加载的方法，通过底部匹配网络实现宽带匹配。选用的所有器件均具有良好的线性特性和300W以上的功率承受能力，解决天线了在30MHz～88MHz频带范围内的阻抗匹配、天线效率、功率容量、线性特性等问题。
天线包括天线辐射体1和底座2，天线辐射体1与底座2之间采用螺纹连接，底座2与车体之间采用螺栓固定。
参照图2本发明的天线辐射体1采用下段辐射体与上段辐射体组合结构，其中下段辐射体包括：支撑锥管4和防波套5，上段辐射体包括铜管7、小截面安装线8、套筒9和铜线10，通过将下段辐射体与上段辐射体进行开路连接，形成中部耦合容性加载；
支撑锥管4的一端和接头3连接，防波套5套装在支撑锥管4的外表，防波套5的一端用焊锡12焊接在接头3上。小截面安装线8折叠后装入铜管7中，用环氧树脂6灌封固化后，将小截面安装线8与铜线10用焊锡12焊接在一起，形成辐射体的中部耦合加载。将套筒9套装在铜管7的一端，将小截面安装线8和铜线10用环氧树脂6灌封密闭在套筒9内。将铜管7的另一端插入第一锥管4的另一端后，将防波套5的另一端与铜管7用焊锡12焊接在一起。用玻璃钢材料11将整个防波套5、套筒9缠绕密闭，形成完整的天线辐射体。
参照图3本发明的底座主要由弹簧上接头13、基座上圆盘14、螺柱16、射频连接器18、底盖19、同轴电缆22、匹配网络23、基座绝缘体24、弹簧下接头25、弹簧26组成。
弹簧上接头13通过弹簧26与弹簧下接头25的一端连接。弹簧下接头25的另一端插入基座上圆盘14内，并用第一螺母15固定在基座上圆盘14上。螺柱16与弹簧下接头25之间采用螺纹连接。基座上圆盘14与基座绝缘体24之间采用螺纹连接。同轴电缆22的一端与射频连接器18连接，并用第二螺钉21将射频连接器18固定在底盖19上，同轴电缆22的另一端与匹配网络23连接，并用第二螺母17将匹配网络23固定螺柱16上。用第一螺钉20将底盖19固定在基座绝缘体24上。
参照图4本发明的匹配网络23主要由第一电容27、第一电感28、第二电容29、第二电感30和第三电容31组成。输入与同轴电缆22连接，第一电感28的一端和第二电感30的一端连接形成串联，第一电容27与第一电感28的另一端连接，第一电容27的另一端与“地”连接形成并联。第二电容29的一端和第一电感28、第二电感30串联的连接点相连接，另一端与“地”连接形成并联。第三电容31的一端和第二电感30的另一端连接，第三电容31的另一端与“地”连接形成并联。输出与螺柱16连接。
该匹配网络有效解决了天线的带宽和功率问题，所选用的器件均具备300W以上的承受功率能力。第一电容27的电容值为24p，第一电感28的电感量为0.23uH，第二电容29的电容值为27p，第二电感30的电感量为0.38uH，第三电容31的电容值为6.8p。
本发明的天线经过实测，在30～88MHz范围内电压驻波比小于4，增益为-2dB，功率容量大于300W，符合全向军用天线的指标要求。
Claims (6)
1.一种VHF大功率鞭天线，包括天线辐射体和底座，其特征在于：
A.天线辐射体(1)采用下段辐射体与上段辐射体组合结构，其中下段辐射体包括：支撑锥管(4)和防波套(5)，上段辐射体包括铜管(7)、小截面安装线(8)、套筒(9)和铜线(10)，通过将下段辐射体与上段辐射体进行开路连接，形成中部耦合容性加载；
B.底座(2)内密闭有匹配网络(23)，该匹配网络由电感和电容组成，以实现30MHz～88MHz的工作频段内的阻抗匹配。
2.根据权利要求1所述的一种VHF大功率鞭天线，其特征在于上段辐射体中小截面安装线(8)折叠后装入铜管(7)中，用环氧树脂(6)灌封固化后，将小截面安装线(8)与铜线(10)用焊锡(12)焊接在一起，形成天线辐射体的中部耦合加载。
3.根据权利要求1或2所述的一种VHF大功率鞭天线，其特征在于上段辐射体中套筒(9)套装在铜管(7)的一端，通过环氧树脂(6)将小截面安装线(8)和铜线(10)灌封密闭在套筒(9)内，将铜管(7)的另一端与下段辐射体中支撑锥管(4)的一端连接，支撑锥管(4)的另一端与接头(3)连接，防波套(5)套装在支撑锥管(4)的外表，防波套(5)的两端通过焊锡(12)分别与接头(3)和铜管(7)连接。
4.根据权利要求1所述的一种VHF大功率鞭天线，其特征在于匹配网络(23)的输入端与同轴电缆(22)连接，输出端与螺柱(16)连接。
5.根据权利要求4所述的一种VHF大功率鞭天线，其特征在于匹配网络的第一电感(28)的一端与第二电感(30)的一端连接形成串联；第一电容(27)与第一电感(28)的另一端连接，第一电容(27)的另一端与“地”连接；第二电容(29)的一端与第一电感(28)、第二电感(30)串联的连接点相连接，另一端与“地”连接；第三电容(31)的一端与第二电感(30)的另一端连接，第三电容(31)的另一端与“地”连接。
6.根据权利要求5所述的一种VHF大功率鞭天线，其特征在于第一电容(27)的电容值为：C＝24p，第一电感(28)的电感量为：L＝0.23μH，第二电容(29)的电容值为：C＝27p，第二电感(30)电感量为：L＝0.38μH，第三电容(31)的电容值为：C＝6.8p。
Publications (1)
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| CN105659918B true CN105659918B (zh) | 2014-03-19 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111755821A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-10-09 | 上海海积信息科技股份有限公司 | 一种一体化天线 |
| CN114580215A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-06-03 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种中部加载鞭天线及其谐振缩短长度的确认方法 |
| CN109950689B (zh) * | 2019-04-24 | 2024-04-02 | 上海鸿洛通信电子有限公司 | 支持专用网络通信的宽带高增益全向天线和通信设备 |
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