CN106299620A - 一种在1MHz‑8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在1MHz‑8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线，包括主杆体以及在主杆体底部设置的支撑架，其特征在于：所述主杆体为分节负荷天线，包括上部杆、中部杆、下部杆；上部杆和中部杆之间的中间位置加电感线圈，上部杆和中部杆之间的中间位置设置圆形凹槽，圆形凹槽的直径与电感线圈的直径相同，电感线圈从圆形凹槽嵌进主杆体，上部杆和中部杆之间设置保护层覆盖在主杆体表面，按压盖与保护层连接。采取在天线上加电感线圈的措施改善天线上的电流分布从而提高了短波天线的辐射效率；在天线上分段接入电抗与电阻元件，从而使输入阻抗和在垂直面中的方向图在很宽的频率范围内变化不大，实现接收频带的扩宽，采用场路协同仿真方法设计。

Description

一种在1MHz-8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线

技术领域

本发明涉及一种提高灵敏度的天线，具体涉及一种在1MHz-8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线。

背景技术

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。无线电技术的发展，与天线技术的发展密切相关。现今的短波接收天线设计，一般采用有源和无源两种方法。无源天线的设计，通常采用接收的最大功率与功率密度的比值确定天线的有效口径，即：A=Pmax/S。式中，A为天线有效口径；Pmax为接收的最大功率；S为功率密度。有源天线的设计，用有源网络的增益来补偿无源天线因尺寸变小所造成的增益下降，从而达到缩减天线尺寸目的。根据传统的无源天线设计原理，设计出来的天线频率范围不可能在1MHz---8MHz频率范围内达到较高的辐射效率，而且输入阻抗变化很大。传统分节负荷天线设计方式，单纯靠计算很难确定最优加载位置，只有通过不断尝试来确定，这样需反复试验，具有一定盲目性，而且工作量很大。采用有源天线设计原理设计的天线，虽然能拓宽频带，但同时也降低了天线的信噪比和可靠性，增加了互调产物的形成几率，很难获得均匀的输入阻抗。

所以如何有效的提高天线频率范围在1MHz---8MHz频率范围内的灵敏度成了一项值得研究的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提高天线频率范围在1MHz---8MHz频率范围内的灵敏度，目的在于提供一种在1MHz-8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线，解决提高天线频率范围在1MHz---8MHz频率范围内的灵敏度的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种在1MHz-8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线，包括主杆体、以及在主杆体底部设置的支撑架，所述主杆体为分节负荷天线，包括上部杆、中部杆、下部杆；上部杆和中部杆之间的连接电感线圈并一部分嵌进上部杆和中部杆中间位置的圆形凹槽内，上部杆和中部杆之间设置保护层覆盖在主杆体表面，以及与保护层连接的按压盖，按压盖设置在电感线圈外露位置。采取在天线上加电感线圈的措施改善天线上的电流分布，从而提高了短波天线的辐射效率；采用场路协同仿真方法设计，利用遗传迭代算法进行最优加载位置优化，达到设计即实用的目的，本发明通过加载方式，在工作频率1MHz---8MHz范围内，施改善天线上的电流分布，可以获得均匀的输入阻抗。

所述按压盖与保护层，通过花键连接，花键形状为圆形，花齿形状为三角形柱体，三角形柱体的三角形面。直径5-10cm，花齿数量为25-50个，三角形柱体的三角形面底边为0.2-0.6cm，高为0.4-0.9cm；花齿的长度为3-5cm。花键联接由内花键和外花键组成。内、外花键均为多齿零件，花键连接操作简单方便操作人员拆卸，设置的保护层覆盖在主杆体表面，能防腐蚀是对设置的加感线圈起到一个保护作用。

所述分节负荷天线，上部杆和中部杆之间加一组串联的电感和电阻；中部杆和下部杆之间加一组并联的电感和电阻。一根非对称垂直天线，由底部向上看去可以当作是一个终端开路线来分析。终端开路先具有一定的阻抗频率特性。当一定尺寸振子工作在一个较宽的频率范围内时，在其带通内可能包含几个串联谐振频率和并联谐振频率。这时，如果在垂直天线上加入适当选择谐振频率的加感器，就可以改善由垂直振子和加感器这样几部分串联组成的一个等效网络的频率特性，施改善天线上的电流分布从而提高天线频率范围在1MHz---8MHz频率范围内的灵敏度。

所述串联的电感和电阻是由一个电感和两个电阻组成，电感连接在两个电阻中间。是由R，L，R串联组成的电路，但由于上部杆与中部杆间的绝缘子使两者间有一个分布电容，因此上部加感器实际上是一个谐振回路。当工作频率F低于Fo时，回路呈感性；当工作频率高于Fo时，回路呈容性，电阻R1起降低回路Q值的作用。

所述并联的电感和电阻是由一电感和一个电阻组成。也是一个L， R的并联谐振回路，具有类似上部加感器的特性，仅谐振频率不同。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种在1MHz-8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线，通过场路协同仿真，利用遗传迭代算法对加载位置进行优化，大大减小了反复试验的工作量，达到设计及适用的目的；

2、本发明一种在1MHz-8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线，在垂直天线上加入适当选择谐振频率的加感器，就可以改善由垂直振子和加感器这样几部分串联组成的一个等效网络的频率特性，施改善天线上的电流分布从而提高天线频率范围在1MHz---8MHz频率范围内的灵敏度；

3、本发明一种在1MHz-8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线，花键连接操作简单方便操作人员拆卸，设置的保护层覆盖在主杆体表面，能防腐蚀是对设置的加感线圈起到一个保护作用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-上部杆，2-电感线圈，3-中部杆，4-保护层，5-按压盖。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本发明一种在1MHz-8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线，包括主杆体，下部杆用外径Φ159mm，壁厚3mm的304不锈钢管和外径Φ150mm，壁厚4mm的铝管及用环氧玻璃布管做成的绝缘子等组成，高4703mm重45KG。中部杆3用外径Φ120mm，壁厚4mm的铝管，拉线盘和连接法兰等组成，高4550mm，重23KG。上部杆1用外径Φ90mm，壁厚3mm的铝管，拉线盘，加感仓和连接法兰等组成，高4550mm，重14KG。上部杆1用外径Φ65mm，壁厚2.5mm的铝管和连接法兰等组成，高4500mm，重7.7KG以及在主杆体底部设置的支撑架，3根长2M的铝管及用环氧玻璃布管做成的绝缘子等组成，上部杆1和中部杆3的中间位置设置加感线圈2外径Φ80mm，按压盖5与保护层4，通过花键连接，花键形状为圆形，花齿形状为三角形柱体，三角形柱体的三角形面。直径5-10cm，花齿数量为25-50个，三角形柱体的三角形面底边为0.2-0.6cm，高为0.4-0.9cm；花齿的长度为3-5cm。花键联接由内花键和外花键组成，当工作时，在其带通内包含2个串联谐振频率和并联谐振频率。这时加入的电感线圈2，就可以改善在工作频率范围内（1MHz---8MHz），施改善天线上的电流分布，可以获得均匀的输入阻抗。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种在1MHz-8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线，包括主杆体、以及在主杆体底部设置的支撑架，其特征在于：所述主杆体为分节负荷天线，包括上部杆（1）、中部杆（3）、下部杆；以及上部杆（1）和中部杆（3）之间连接的电感线圈（2）并且一部分嵌进上部杆（1）和中部杆（3）中间位置的圆形凹槽内，上部杆（1）和中部杆（3）之间设置保护层（4）覆盖在主杆体表面，以及与保护层（4）连接的按压盖（5），按压盖（5）设置在电感线圈（2）外露位置。

2.根据权利要求1所述的一种在1MHz-8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线，其特征在于：所述按压盖（5）与保护层（4），通过花键连接，花键形状为圆形，花键的花齿形状为三角形柱体。

3.根据权利要求1所述的一种在1MHz-8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线，其特征在于：所述上部杆和中部杆之间加一组串联的电感和电阻；中部杆和下部杆之间加一组并联的电感和电阻。

4.根据权利要求4所述的一种在1MHz-8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线，其特征在于：所述串联的电感和电阻是由一个电感和两个电阻组成，电感连接在两个电阻中间。

5.根据权利要求4所述的一种在1MHz-8MHz频率范围内输入阻抗均匀的短波天线，其特征在于：所述并联的电感和电阻是由一电感和一个电阻组成。