CN109326875A - 一种信号放大天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种信号放大天线，涉及天线领域。包括天线信号放大装置、顶部杆、上部杆、中部杆、下部杆、上部加感器、中部加感器，其特征在于所述天线信号放大装置固定在顶部杆顶端，顶部杆通过上部加感器与上部杆相连，上部杆通过中部加感器与中部杆相连，中部杆与下部杆直接相连。本发明的有益效果：使信号放大天线具有较好的方向性，较一般天线有高的增益，增强了信号；提高了信号放大天线的有效高度，从而提高信号放大天线的辐射效率；具有很宽的频率特性；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。

Description

一种信号放大天线
技术领域
本发明涉及天线领域，特别涉及一种信号放大天线。
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。
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。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。这其中，信号放大天线结构是一种高精度的机械结构，其在国防、通信、航天领域有着广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于：提供了一种信号放大天线，解决了短波天线辐射效率低，常规天线信号方向性差，信号强度弱，在1MHz-8MHz接受灵敏度差，输入阻抗不均匀的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种信号放大天线，包括天线信号放大装置、顶部杆、上部杆、中部杆、下部杆、上部加感器、中部加感器，其特征在于:所述天线信号放大装置，包括横梁、无源引向器、有源振子和无源反射器，天线信号放大装置固定在顶部杆的一端，顶部杆的另一端通过与上部加感器的一端相连，上部加感器的另一端与上部杆的一端相连，上部杆的另一端与中部加感器的一端相连，中部加感器的另一端与中部杆的一端相连，中部杆的另一端与下部杆相连。
通过上述技术方案，利用天线信号放大装置，其中的无源引向器对信号起着导向作用，解决了常规天线信号方向性差，信号强度弱的问题，上部加感器采用的串联回路使回路Q值降低，使天线上的电流分布尽量接近均匀，提高了天线的辐射效率。中部加感器形成的并联谐振回路增宽了信号频带，解决了在1MHz-8MHz接受灵敏度差，输入阻抗不均匀的问题。
所述天线信号放大装置包括横梁、无源引向器、有源振子和无源反射器。无源引向器、无源反射器为固态金属棒，有源振子为不闭合金属椭圆弧，无源引向器、有源振子、无源反射器依次垂直固定在横梁上，有源振子的短轴与横梁轴线重合，无源引向器、无源反射器与有源振子长轴相互平行，位于同一平面内，横梁垂直固定于顶部杆顶端，顶部杆与无源引向器、无源反射器与有源振子长轴所在的平面垂直。采用天线信号放大装置改善了常规信号方向性差，信号强度弱的问题。
所述上部加感器是由一个电阻和一个电感组成的串联谐振回路，但由于顶部杆与中部杆间的绝缘体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f高于fo时，回路呈容性，上部加感器的电阻R1起降低回路Q值的作用。
所述中部加感器是由一个电感、一个电容、一个电阻组成的并联谐振回路，具有类似上部加感器的特性，仅谐振频率不同。顶部杆用于改善低频端的特性，当接收频率低于加感线圈与杂散电容的并联谐振频率时，等效阻抗呈感性，起增长天线的作用，加感器所附阻尼电阻将谐振回路的Q值降低，使谐振曲线变钝，以适应宽频带天线的需要，中部加感与杂散电容组成的谐振频率通常选稍低于中心频率，这样就实现了天线振子长度的自动调整作用，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，实现了宽频带。
所述上部杆上有上部拉绳，通过地锚与地网线连接；下部杆上有下部拉绳，通过地锚与地网线连接，下部杆垂直正下方与变量器连接，变量器垂直正下方与预埋件连接，使信号放大天线结构更加稳定。
所述的：综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明一种信号放大天线，采用天线信号放大装置，其中包括无源引向器、无源反射器、有源振子。使天线具有较好的方向性，较一般天线有高的增益，增强了信号。
2.本发明一种信号放大天线，当h/λ＜＜1时，信号放大天线上电流按正弦规律分布，天线顶部的电流为零，靠近天线顶端的电流很小，所以在天线顶端附近辐射效能很低。通过电感线圈改善了天线上的电流分布，使之尽量接近均匀，提高了天线的有效高度，从而提高天线的辐射效率。
3.本发明一种信号放大天线，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。通过在信号放大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几部分串联组成的一个等效网络的频率特性，从而使信号放大天线具有很宽的频率特性。
4.本发明一种信号放大天线，在工作频率范围1MHz-8MHz内，可以获得均匀的输入阻抗，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。
5.本发明一种信号放大天线，上部杆与下部杆上均有拉绳，通过地锚与地网线连接，使信号放大天线结构更加稳定。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的天线信号放大器；
图3是本发明的加感器结构示意图；
附图中标号说明：1-天线信号放大装置、101-横梁、102-无源反射器、103-有源振子、104-无源引向器、2-顶部杆、3-上部加感器、301-上部加感器电感L1、302-上部加感器电阻R1、4-上部杆、5-中部加感器、501-中部加感器电感L2、502-中部加感器电阻R2、6-上部拉绳、7-中部杆、8-下部拉绳、9-下部杆、10-变量器、11-预埋件、12-N型输出口、13-地网线。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1至图3对本发明作详细说明。
实施例1
一种信号放大天线由天线放大装置、四节不同尺寸的天线杆、加感线圈、变量器、底座、地锚、拉绳、地网线等组成。
1.天线放大装置1，横梁101采用直径Φ60mm，壁厚3mm，长1202mm紫铜管、无源引向器104为直径Φ50mm、长550mm的紫铜棒，有源振子103为直径Φ58mm，长轴为550mm，短轴为320mm的铜棒，无源反射器102为直径Φ50mm，长550mm的紫铜棒。
2.下部杆9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。
3.中部杆7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。
4.上部杆4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。
5.顶部杆2用外径Φ65mm，壁厚2.5mm的铝管和连接法兰等组成，高4500mm,重7.7KG。
所述天线信号放大装置1，包括横梁101、无源引向器104、有源振子103和无源反射器102，天线信号放大装置1固定在顶部杆2的一端，顶部杆2的另一端通过与上部加感器3的一端相连，上部加感器3的另一端与上部杆4的一端相连，上部杆4的另一端与中部加感器5的一端相连，中部加感器5的另一端与中部杆7的一端相连，中部杆7的另一端与下部杆9相连。上部杆4上具有上部拉绳6与地网线13连接，下部杆9具有下部拉绳8与地网线13相连接，保持了信号放大天线结构的稳定性；采用天线信号放大装置，增强了信号的导向性，较一般天线有高的增益，增强了信号；通过电感线圈改善了天线上的电流分布，使之尽量接近均匀，提高了天线的有效高度，从而提高天线的辐射效率。通过在信号放大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几部分串联组成的一个等效网络的频率特性，从而使信号放大天线具有很宽的频率特性。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种信号放大天线，包括天线信号放大装置(1)、顶部杆(2)、上部杆(4)、中部杆(7)、下部杆(9)、上部加感器(3)、中部加感器(5)，其特征在于:所述天线信号放大装置(1)包括横梁(101)、无源引向器(104)、有源振子(103)和无源反射器(102)，天线信号放大装置(1)固定在顶部杆(2)的一端，顶部杆(2)的另一端通过与上部加感器(3)的一端相连，上部加感器(3)的另一端与上部杆(4)的一端相连，上部杆(4)的另一端与中部加感器(5)的一端相连，中部加感器(5)的另一端与中部杆(7)的一端相连，中部杆(7)的另一端与下部杆(9)相连；
所述无源引向器(104)与无源反射器(102)为固态金属棒，有源振子(103)为不闭合金属椭圆弧，无源引向器(104)、有源振子(103)、无源反射器(102)依次垂直固定在横梁(101)上，有源振子(103)的短轴与横梁(101)轴线重合，无源引向器(104)、无源反射器(102)与有源振子(103)长轴相互平行，位于同一平面内，横梁(101)垂直固定于顶部杆(2)顶端，顶部杆(2)与无源引向器(104)、无源反射器(102)与有源振子(103)长轴所在的平面垂直。
2.根据权利要求1所述的一种信号放大天线，其特征在于：所述上部加感器(3)是由一个电阻和一个电感组成的串联回路。
3.根据权利要求1所述的一种信号放大天线，其特征在于：所述中部加感器(5)是由一个电感、一个电容、一个电阻组成的并联谐振回路。
4.根据权利要求1所述的一种信号放大天线，其特征在于：所述上部杆(4)上有上部拉绳(6)，通过地锚与地网线(13)连接。
5.根据权利要求1所述的一种信号放大天线，其特征在于：所述下部杆(9)上有下部拉绳(8)，通过地锚与地网线(13)连接。
6.根据权利要求1所述的一种信号放大天线，其特征在于：包括变量器(10)，所述下部杆(9)垂直正下方与变量器(10)连接。
7.根据权利要求6所述的一种信号放大天线，其特征在于：所述变量器(10)垂直正下方与预埋件(11)连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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RU205210U1 (ru) * 2020-07-23 2021-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" Вертикальная стационарная антенна средневолнового диапазона
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