CN106207410A - 一种vhf/uhf双频段宽带复合天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种宽带足够且小型化的VHF/UHF双频段宽带复合天线，包括三节辐射管和两个扼流圈；三节辐射管分别为第一辐射管、第二辐射管和第三辐射管，两个扼流圈分别为第一扼流圈和第二扼流圈；其中第二辐射管和第三辐射管构成单臂长为0.625λmin的对称振子天线，其中λmin为高频段最小波长，且馈电处为双锥状，第二辐射管内的同轴电缆加有阻抗变换器；一条同轴电缆穿过第一辐射管向第二辐射管和第三辐射管馈电，同轴电缆的外导体与第一辐射管的两端短路；第一辐射管上端口的馈电同轴电缆绕制为第二扼流圈，下端口的馈电同轴电缆接有匹配器并引出第一接口，且下端口的馈电同轴电缆绕制为第一扼流圈并引出第二接口。

Description

一种VHF/UHF双频段宽带复合天线
技术领域
本发明涉及天线领域，更具体地，涉及一种VHF/UHF双频段宽带复合天线。
背景技术
天线复合技术是把两副或多副覆盖不同频段的天线组合在一起，而每副天线电性能基本不变，可以保持各自的接口，亦可采用多路耦合器合成一个接口；前者各天线可以独立工作，但结构上为一整体，便于运输、安装、使用和拆卸；后者可以当作一副天线使用，但覆盖频段是原各天线的合集，工作频带大为拓宽。
目前外军装备的类似天线主要有两个典型：
一个是挪威COMROD公司的VHF30450DB VHF/UHF双频段车载天线，长1.53m，采用在VHF单极子上置UHF偶极子而构成的复合天线；在VHF频段，工作频率为30～88MHz，VSWR≤3.5，增益为-2～+3dBi；在UHF频段，工作频率为225～450MHz，VSWR≤3.5，增益为-3～+1.5dBi。
另一个是美国Shakespeare公司的SFB 3512/VRC多频段多任务战术车载天线，长2.8m，是一种采用分段加载，分频段谐振的单极子天线，工作频率为30～512MHz，VSWR≤3.5，增益为-1～+4dBi。
挪威COMROD公司的VHF30450DB VHF/UHF双频段车载天线虽然长度较短，但带宽较窄，增益较低。美国Shakespeare公司的SFB 3512/VRC多频段多任务战术车载天线虽然频带够宽，但长度较长，而且在某些频率点的增益较低。也就是说，现有技术无法同时实现足够的宽带和小型化。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种宽带足够且小型化的VHF/UHF双频段宽带复合天线。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种VHF/UHF双频段宽带复合天线，包括三节辐射管和两个扼流圈；三节辐射管分别为第一辐射管、第二辐射管和第三辐射管，两个扼流圈分别为第一扼流圈和第二扼流圈；
其中第二辐射管和第三辐射管构成单臂长为0.625λmin的对称振子天线，其中λmin为高频段最小波长，且馈电处为双锥状，第二辐射管内的同轴电缆加有阻抗变换器；一条同轴电缆穿过第一辐射管向第二辐射管和第三辐射管馈电，同轴电缆的外导体与第一辐射管的两端短路；第一辐射管上端口的馈电同轴电缆绕制为第二扼流圈，下端口的馈电同轴电缆接有匹配器并引出第一接口，且下端口的馈电同轴电缆绕制为第一扼流圈并引出第二接口。
优选的，所述第一扼流圈是在两个磁环上绕制而成。
优选的，所述阻抗变换器为75Ω的阻抗变换器。
优选的，所述穿过第一辐射管的同轴电缆是阻抗为50Ω的同轴电缆。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：（1）工作频带宽，覆盖30～88MHz、174～223MHz和225～512MHz三个频段，30～88MHz VSWR≤3.5；174～223MHz和225～512MHz VSWR≤3。（2）增益高，在30～88MHz为1.5～4dBi，在174～223MHz和225～512MHz为1.5～5dBi。（3）尺寸较小，天线总长仅1.55m。（4）本发明公开的天线可作为单端口天线使用，亦可作为双端口天线使用；单端口馈电使用时，在两付天线馈电接口处加一个双工滤波器便可供相同频段的多波段电台或相同频段的多路合路器作一副覆盖多个频段的天线使用；双端口馈电使用时，两个馈电接口分别供30～88MHz电台与174～223MHz和/或225～512MHz电台各自覆盖自己频段的两副天线使用，两天线隔离度优于-45 dB。
附图说明
图1为复合天线原理框图及等效图。
图2为复合天线外形图。
图3为复合天线30～88MHz天线增益仿真图。
图4为复合天线30～88MHz电压驻波比实测图。
图5为复合天线174～512MHz天线增益仿真图。
图6为复合天线174～512MHz电压驻波比实测图。
图7为复合天线两接口间隔离度实测图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本发明同时实现足够的宽带和小型化。
本发明公开的一种VHF/UHF双频段宽带复合天线的结构图如图1(a)，复合天线主要由三节辐射管和两个扼流圈构成；第二辐射管2和第三辐射管3构成单臂长为0.625λmin（λmin为高频段最小波长）的对称振子天线，为了改善匹配特性，馈电处做成双锥状，并在下锥（第二辐射管2）内的同轴电缆加一级75Ω的阻抗变换器；一条特性阻抗为50Ω的同轴电缆穿过第一辐射管1给高频段对称振子天线（第二辐射管2和第三辐射管3）馈电，其外导体与辐射管1两端短路，并在第一辐射管1下端口和上端口馈电电缆分别绕制成第一扼流圈4和第二扼流圈5；第一扼流圈4在两个NQ-20-37x23x15的磁环上绕制而成，第一扼流圈4的作用是抑制由匹配器馈送给第一辐射管1的30～88MHz频段的辐射。
电流沿高频段（174～512MHz）馈电电缆外导体表面回流，会影响高频段（174～512MHz）天线的正常工作。第二扼流圈5抑制高频段（174～512MHz）辐射电流沿电缆外导体表面回流，保证高频段辐射性能，同时在低频段起加载电感作用。在低频段，第一辐射管1、第二扼流圈5、第二辐射管2共同构成高度约1.2m的单极子天线。第一接口7馈入低频段信号，第二接口8馈入高频段信号，如有需要，可用双工器把两个接口合成一个，复合天线就真正成了一副天线了。
当第一接口7馈入低频段信号时，第一扼流圈4起抑制作用，相当于开路；第二扼流圈5相当于一个电感线圈；第三辐射管3不直接参与辐射；此时天线等效为中间加载电感的底馈单极子天线，等效图见图1（b），为了拓展阻抗带宽，需在第一辐射管1下端增加一个30～88MHz阻抗匹配器。
当第二接口8馈入高频段信号时，第二扼流圈5和第二辐射管2同轴扼流器起抑制高频段辐射电流向下流动作用，对高频段而言相当于开路；第一辐射管1表面无高频段辐射电流分布；此时天线等效为一个对称振子天线，等效图见图1（c）。
按照复合天线原理框图设计、制作出实物，外形见图2。
本发明在两副天线复合时共用同一段第二辐射管2，在复合天线高度相同的前提下，与现有的COMROD和Shakespeare技术相比，本发明天线具有更大的电长度，从而明显提高了天线增益；由于采用了宽带匹配技术，与现有的COMROD技术相比，本发明天线具有更宽的工作频带。
30～88MHz频段天线增益(水平面增益仿真值) 1.5～4dBi之间见图3，电压驻波比（VSWR）≤3.5见图4；
174～512MHz频段天线增益(水平面增益仿真值) 1.5～4.5dBi之间见图5，电压驻波比（VSWR）≤3见图6；
天线隔离度：30～88MHz优于-50dB，174～512MHz优于-45dB见图7。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种VHF/UHF双频段宽带复合天线，其特征在于，包括三节辐射管和两个扼流圈；三节辐射管分别为第一辐射管（1）、第二辐射管（2）和第三辐射管（3），两个扼流圈分别为第一扼流圈（4）和第二扼流圈（5）；
其中第二辐射管（2）和第三辐射管（3）构成单臂长为0.625λmin的对称振子天线，其中λmin为高频段最小波长，且馈电处为双锥状，第二辐射管（2）内的同轴电缆加有阻抗变换器；一条同轴电缆穿过第一辐射管（1）向第二辐射管（2）和第三辐射管（3）馈电，同轴电缆的外导体与第一辐射管（1）的两端短路；第一辐射管（1）上端口的馈电同轴电缆绕制为第二扼流圈（5），下端口的馈电同轴电缆接有匹配器（6）并引出第一接口（7），且下端口的馈电同轴电缆绕制为第一扼流圈（4）并引出第二接口（8）。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一扼流圈（4）是在两个磁环上绕制而成。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述阻抗变换器为75Ω的阻抗变换器。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述穿过第一辐射管（1）的同轴电缆是阻抗为50Ω的同轴电缆。
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