CN106252890B - 短波垂直天线及其支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种短波垂直天线的绕线方法，包括步骤：将天线的顶端沿垂直杆的顶部依次绕出多个环形线圈，所述环形线圈沿所述垂直杆周向分布。本发明可以在不增加天线沿垂直杆的轴向长度即天线高度的前提下，通过天线顶端绕线的多个环形线圈增加天线的绕线长度，从而增加天线振子的有效电长度，使得天线可以在更低的频率谐振，同时提高了天线的增益。本发明还提供了一种短波垂直天线及其支撑装置，本发明可以在不增加天线沿垂直杆的轴向长度即天线高度的前提下，通过天线顶端绕成的多个环形线圈增加天线的绕线长度，从而增加天线振子的有效电长度，使得天线可以在3‑30MHz短波频段谐振，同时提高了天线的增益。

Description

短波垂直天线及其支撑装置

技术领域

本发明涉及天线技术领域，更具体地说，涉及一种短波垂直天线及其支撑装置。

背景技术

由于舰船上空间有限，无法安装在地面上经常使用的占地面积较大的偶极子类天线、八木天线和对数周期天线，只能安装占地面积小的垂直天线。根据天线理论，垂直天线的长度等于对应频率的1/4波长时，天线处于谐振状态，天线的特性阻抗呈现纯阻型，阻抗为50Ω。此状态下的天线与收发信机的阻抗完全匹配，天线的增益最大，效率最高。而要求天线处于谐振状态必须调节天线的长度，使之随时处于1/4波长，要在最低频率3MHz达到调谐，垂直天线的长度必须达到25米。竖立一根25米的杆子，在实际环境中是不现实的，固定和稳定性都很困难。

目前，为了使天线在比较宽的频带内都可以使用，在天线的内部增加了一些电感、电容和电阻，这样可以增加天线可用频率的宽度，但降低了天线的增益。天线在3-30MHz的频率范围内，阻抗随频率的变化而急剧变化，为了能与收发信机匹配，在天线和收发信机之间，设有天线调谐器，用来匹配收发信机的阻抗，但天线调谐器内部有阻性器件，会进一步带来了效率的降低，也会降低天线的增益。

综上所述，如何在不增加天线高度的前提下实现天线在3-30MHz短波频段谐振，同时提高天线的增益，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种短波垂直天线及其支撑装置，以在不增加天线高度的前提下实现天线在3-30MHz短波频段谐振，同时提高天线的增益。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种短波垂直天线的支撑装置，包括沿竖直方向设置的垂直杆，还包括：

设置在所述垂直杆顶部的多个水平杆，所述水平杆垂直于所述垂直杆；

分别连接相邻两根所述水平杆的端部的多个第一柔性连接件；

多个第二柔性连接件，所述第二柔性连接件分别连接所述水平杆的端部与所述垂直杆的两个支撑点，两个所述支撑点相对于所述水平杆(2)上下对称；

用于支撑天线以使所述天线的顶端依次绕出多个环形线圈的多个滑轮，所述滑轮分别设置在所述第一柔性连接件、所述第二柔性连接件、所述水平杆和/或所述垂直杆上；

用于收放所述天线底端以改变所述天线长度的卷动轮，所述卷动轮设置在所述垂直杆底端。

优选的，上述支撑装置中，所述水平杆为四根，且沿所述垂直杆的周向均匀分布；所述滑轮分别设置在所述第二柔性连接件、所述水平杆和所述垂直杆上。

优选的，上述支撑装置中，四根所述水平杆相连为一体式十字杆结构。

优选的，上述支撑装置中，所述滑轮能够引导所述天线绕出四个矩形线圈，所述矩形线圈的长边和短边分别相同并沿所述垂直杆的周向均匀分布。

优选的，上述支撑装置中，所述第一柔性连接件和所述第二柔性连接件均为拉绳；

所述垂直杆和所述水平杆均为玻璃钢杆，且所述垂直杆的轴向长度为9-11米。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的短波垂直天线的支撑装置包括沿竖直方向设置的垂直杆；设置在垂直杆顶部的多个水平杆，水平杆垂直于垂直杆；连接相邻两根水平杆的端部的多个第一柔性连接件；连接水平杆的端部与垂直杆的两个支撑点的第二柔性连接件，两个支撑点对称设置在水平杆的上下两侧；用于支撑天线以使天线的顶端依次绕出多个环形线圈的多个滑轮，滑轮设置在第一柔性连接件、第二柔性连接件、水平杆或垂直杆上；用于收放天线底端以改变天线长度的卷动轮，卷动轮设置在垂直杆底端。

本发明的支撑装置通过第一柔性连接件和第二柔性连接件拉紧和固定水平杆和垂直杆，使该支撑装置形成一个比较稳定的整体，并在多个不同方向的滑轮的引导和约束下，将天线的顶端依次绕出多个环形线圈，从而达到伸长天线长度，在特定的频率上谐振的目的。

而且，本发明使天线的底端缠绕在卷动轮上，通过正转或者反转卷动轮来伸长或缩短天线振子的长度，进而改变天线的谐振频率，使天线在工作频率上始终处于谐振状态和阻抗匹配状态，从而提高的天线的增益。

综上所述，本发明可以在不增加天线沿垂直杆的轴向长度即天线高度的前提下，通过天线顶端绕成的多个环形线圈增加天线的绕线长度，从而增加天线振子的有效电长度，使得天线可以在更低的频率谐振；所以本发明能够在不增加天线高度的前提下实现天线在3-30MHz短波频段谐振，同时提高了天线的增益。

本发明还提供了一种短波垂直天线，包括垂直天线本体和支撑所述垂直天线本体的支撑装置，所述支撑装置为上述任一种支撑装置，由于上述支撑装置具有上述效果，具有上述支撑装置的短波垂直天线具有同样的效果，故本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的短波垂直天线绕出的环形线圈的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的短波垂直天线的支撑装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种短波垂直天线的绕线方法，能够在不增加天线高度的前提下实现天线在3-30MHz短波频段谐振，同时提高天线的增益。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的短波垂直天线的绕线方法，包括将天线的顶端沿垂直杆1的顶部依次绕出多个环形线圈，该环形线圈沿垂直杆1周向分布，该天线顶端的绕线形状如图1所示。

这样一来，本发明可以在不增加天线沿垂直杆1的轴向长度即天线高度的前提下，通过天线顶端绕成的多个环形线圈增加天线的绕线长度，从而增加天线振子的有效电长度，使得天线可以在更低的频率谐振。

综上所述，本发明能够在不增加天线高度的前提下实现天线在3-30MHz短波频段谐振，同时提高了天线的增益。

优选的，上述短波垂直天线的绕线方法中，环形线圈的中心线垂直于垂直杆1的轴线，且相邻的两个环形线圈相连的位置均绕过垂直杆1的表面。也就是说，环形线圈的中心线沿水平方向布置，本实施例使天线沿竖直方向环绕，这样一来，天线的绕线长度较长，能够使谐振频率范围更低。当然，上述环形线圈的中心线也可以与水平方向具有夹角。

优选的，环形线圈为矩形线圈01，矩形线圈01的长边和短边均与垂直杆1的轴线具有夹角。本实施例使矩形线圈01相对垂直杆1倾斜，便于天线的绕线。同时，天线沿着互相正交的绕线路径绕线，如图1所示为具体的一种绕线方式，使绕线之间尽可能地正交，减小互感应，增加有效长度。当然，上述环形线圈也可以为正方形(此时环形线圈的四个边长度均相同)、菱形、圆形或者其他形状，本发明对此不做具体限定。

具体的，矩形线圈01为四个，长边和短边分别相同并沿垂直杆1的周向均匀分布，且矩形线圈01的长边与垂直杆1的轴线的夹角为30-60度。具体的，矩形线圈01的长边与垂直杆1的轴线的夹角为45度，此时矩形线圈01的短边与垂直杆的轴线1的夹角也为45度。本发明使垂直杆1四个方向的环形线圈对称设置，减小互感应，进一步提高增益。上述矩形线圈01也可以为三个、五个或者六个等，本发明对此不做具体限定，矩形线圈01的长边与垂直杆1的轴线的夹角也可以为30度、60度或者其他角度。

请参考附图2，本发明实施例还提供了一种短波垂直天线的支撑装置，包括沿竖直方向设置的垂直杆1；设置在垂直杆1顶部的多个水平杆2，水平杆2垂直于垂直杆1；分别连接相邻两根水平杆2的端部的多个第一柔性连接件3；多个第二柔性连接件4，第二柔性连接件4分别连接水平杆2的端部与垂直杆1的两个支撑点，两个支撑点相对于水平杆2上下对称；用于支撑天线以使天线的顶端依次绕出多个环形线圈的多个滑轮5，滑轮5设置在第一柔性连接件3、第二柔性连接件4、水平杆2和/或垂直杆1上，即滑轮5可以分别设置在第一柔性连接件3、第二柔性连接件4、水平杆2和垂直杆1中的一个、两个、三个或者四个上，具体的，为了达到绕线方向的改变，滑轮5可以分别设置在水平杆2、第二柔性连接件4和垂直杆1上；用于收放天线底端以改变天线长度的卷动轮，卷动轮设置在垂直杆1底端。

本发明的支撑装置通过第一柔性连接件3和第二柔性连接件4拉紧和固定水平杆2和垂直杆1，使该支撑装置形成一个比较稳定的整体，并在多个不同方向的滑轮5的引导和约束下，将天线的顶端依次绕出多个环形线圈，从而达到伸长天线长度，在特定的频率上谐振的目的。

而且，本发明使天线的底端缠绕在卷动轮上，通过正转或者反转卷动轮来伸长或缩短天线振子的长度，进而改变天线的谐振频率，使天线在工作频率上始终处于谐振状态和阻抗匹配状态，从而提高的天线的增益。

综上，本发明可以在不增加天线沿垂直杆1的轴向长度即天线高度的前提下，通过天线顶端绕成的多个环形线圈增加天线的绕线长度，从而增加天线振子的有效电长度，使得天线可以在更低的频率谐振；所以本发明能够在不增加天线高度的前提下实现天线在3-30MHz短波频段谐振，同时提高了天线的增益。

上述实施例提供的支撑装置中，水平杆2为四根，且沿垂直杆1的周向均匀分布。此时垂直杆1的四个方向上均有水平杆2，每条柔性连接件都相交于垂直杆1上，再由于四个水平杆2的对称性，每条柔性连接件的拉力的大小相等，方向相反，整个杆体的内应力基本抵消，处于一个平衡稳定状态。当然，上述水平杆2也可以为四根或者其他个数。

上述实施例中，滑轮5分别设置在第二柔性连接件4、水平杆2和垂直杆1上，能够在保证水平杆2平稳性的前提下，保证滑轮5的稳固性。根据不同的环形线圈形状，滑轮5也可以设置在第一柔性连接件3上，本发明对此不作具体限定。

为了进一步提高支撑装置的稳定性，四根水平杆2相连为一体式十字杆结构。本实施例中，四个水平杆2两两共线，在该一体式十字杆结构中间连接位置设置安装通孔，垂直杆1穿入该安装通孔内，从而便于装配。当然，上述四根水平杆2也可以为分体式结构，分别与垂直杆1固定连接。

优选的，滑轮5能够引导天线绕出四个矩形线圈01，矩形线圈01的长边和短边分别相同并沿垂直杆1的周向均匀分布。本发明的环形线圈为矩形，滑轮5能够引导天线沿着互相正交的绕线路径绕线，如图1所示为具体的一种绕线方式，使绕线之间尽可能地正交，减小互感应，增加有效长度。当然，上述环形线圈也可以为菱形、圆形或者其他形状，上述矩形线圈01也可以为三个、五个或者六个等，本发明对此不做具体限定。

本发明一具体实施例中，第一柔性连接件3和第二柔性连接件4均为拉绳；具体的，每个水平杆2端部(该端部具体指远离垂直杆1的端部)均采用上下和左右四个方向的斜拉绳，第一柔性连接件3为左右方向的水平拉绳，第二柔性连接件4包括斜上方的拉绳和斜下方的拉绳，增加了水平杆2的稳定性。本发明利用拉绳固定和拉紧垂直杆1和水平杆2，既保持了支撑装置的稳定性，又能够降低支撑装置的重量，便于在船舰上安装固定。当然，上述第一柔性连接件3和第二柔性连接件4还可以为钢丝、铁丝或者其他柔性件。

优选的实施例中，垂直杆1和水平杆2均为玻璃钢杆。玻璃钢杆对电磁波透明，质量轻、有弹性、便于升降。本发明通过玻璃钢杆尽可能地降低顶部机构的重量，从而使天线顶部的力矩减小，增加天线的稳定性，防止因船体的摇摆和风吹被折断。可替换的，上述垂直杆1和水平杆2还可以为塑料杆、木杆或其他质轻的绝缘杆。

为了进一步优化上述技术方案，垂直杆1的轴向长度即高度为9-11米。由于使天线谐振就要求天线的长度是1/4波长，这对高频段容易做到，因为频率越高波长越短，当频率为7MHz时，天线的1/4波长为10米，该高度的垂直杆1在船舰上的稳定性较好，所以本实施例将垂直杆1的轴向长度优选为10米，当然也可以为9米或者11米等，这时可以依靠滑轮5的引导和约束，将天线的顶端依次绕出多个环形线圈，从而达到伸长天线的电长度，使低于7MHz的频率在舰船上做到谐振。

经过电压驻波比测试，改变天线长度，天线的谐振频率随着长度的增加而降低，最低点测试到了3.29MHz，故本发明能够使10米高的天线在3-30MHz的频率范围内，达到完全谐振。

本发明实施例还提供了一种短波垂直天线，包括垂直天线本体和支撑垂直天线本体的支撑装置，支撑装置为上述任一项实施例提供的支撑装置，能够在不增加天线高度的前提下实现天线在3-30MHz短波频段谐振，同时提高天线的增益，其优点是由支撑装置带来的，具体的请参考上述实施例中相关的部分，在此就不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种短波垂直天线的支撑装置，包括沿竖直方向设置的垂直杆(1)，其特征在于，还包括：

设置在所述垂直杆(1)顶部的多个水平杆(2)，所述水平杆(2)垂直于所述垂直杆(1)；

分别连接相邻两根所述水平杆(2)的端部的多个第一柔性连接件(3)；

多个第二柔性连接件(4)，所述第二柔性连接件(4)分别连接所述水平杆(2)的端部与所述垂直杆(1)的两个支撑点，两个所述支撑点相对于所述水平杆(2)上下对称；

用于支撑天线以使所述天线的顶端依次绕出多个环形线圈的多个滑轮(5)，所述滑轮(5)分别设置在所述第一柔性连接件(3)、所述第二柔性连接件(4)、所述水平杆(2)和/或所述垂直杆(1)上；

用于收放所述天线底端以改变所述天线长度的卷动轮，所述卷动轮设置在所述垂直杆(1)底端。

2.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述水平杆(2)为四根，且沿所述垂直杆(1)的周向均匀分布；

所述滑轮(5)分别设置在所述第二柔性连接件(4)、所述水平杆(2)和所述垂直杆(1)上。

3.根据权利要求2所述的支撑装置，其特征在于，四根所述水平杆(2)相连为一体式十字杆结构。

4.根据权利要求3所述的支撑装置，其特征在于，所述滑轮(5)能够引导所述天线绕出四个矩形线圈(01)，所述矩形线圈(01)的长边和短边分别相同并沿所述垂直杆(1)的周向均匀分布。

5.根据权利要求1-4任一项所述的支撑装置，其特征在于，所述第一柔性连接件(3)和所述第二柔性连接件(4)均为拉绳；

所述垂直杆(1)和所述水平杆(2)均为玻璃钢杆，且所述垂直杆(1)的轴向长度为9-11米。

6.一种短波垂直天线，包括垂直天线本体和支撑所述垂直天线本体的支撑装置，其特征在于，所述支撑装置为如权利要求1-5任一项所述的支撑装置。