CN110401023B - 一种具有陷波特性的超宽带v/uhf小型化全向天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线。该天线包括天线上辐射体，天线下辐射体，天线支撑件，截断控制器，渐变线馈电网络；通过同轴线渐变锥削式宽带巴伦对不对称偶极子的馈电实现宽带化工作；采用机箱纳入天线辐射的方法，加大了天线辐射尺寸，使得较小的天线可实现远超过其天线体尺寸的低频辐射效能；通过对天线下辐射体截断使得电流不连续，抑制不需要的带宽，形成陷波特性；通过截断位置及截断间距的变化，可以控制陷波的中心频点及陷波频带宽度。该天线结构简单，尺寸较小，在工作频段内具有稳定的辐射特性，且具有相对平坦的增益频率特性。

Description

一种具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其涉及一种具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线。
背景技术
天线作为无线通信系统中用以接收和发射无线电波的元器件之一，其性能的优劣将直接影响到整个通信系统的通信质量。近年来，基于人们对通信系统中信道容量、能量辐射效率的要求，宽频带小型化天线研究的重要性日益突出。
在军用通信技术中，由于通信技术的不断发展，电子设备的不断升级，使得对通信容量的要求越来越高。目前，主要通过使用跳频和扩频技术，来确保通信的质量和信息的保密，这就使得整个系统中的天线必须具有较宽的工作带宽。另外，在一些工作平台和载体中，如飞机、舰艇、移动汽车等，在有限的空间内若布置多副天线来满足不同频段通信的要求，则会导致天线之间的耦合较强，严重影响通信质量。这也导致迫切需要进行宽带、超宽带天线的硏究，从而减少天线的数量，降低天线之间的相互干扰。在民用通信系统中，随着信道容量的不断扩充、传输率的不断提高、服务方式的日渐灵活，及各种便携式电台和民用手机等移动通信设备的需要，使得天线必须具有宽频带的特性。而在宽带、超宽带通信频段内，通常存在其他窄带通信系统，为避免这些频率对超宽带通信的干扰，需要宽带、超宽带天线对不需要的带宽具有抑制作用。
工作在VHF/UHF波段的天线，由于工作频率较低，工作波长较长，使得常规天线的尺寸相对较大，制造成本较高且难以在有限的空间内架设工作。此外，目前常规超短波天线通常具有连续的工作频段，不具备自身抗干扰性能，且无法避免对其他设备的干扰。因此，有必要提供一种性能优良、结构简单、尺寸较小、抗干扰性能较好的超宽带VHF/UHF全向通信收发共用天线。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线。
本发明为了达到上述目的，所采取的技术方案是：包括天线上辐射体，天线下辐射体，天线支撑件，截断控制器，渐变线馈电网络；其中天线上辐射体和天线下辐射体为天线的辐射部分，形成不对称偶极子天线结构，天线下辐射体被截断为两部分；天线支撑件用于连接天线上辐射体和天线下辐射体，采用非金属结构，使用螺钉进行连接；截断控制器为非金属结构外筒，用于连接天线下辐射体被截断的两部分，连接方式为螺钉连接；渐变线馈电网络包括锥削圆筒式外导体，外皮剥离的同轴电缆及射频连接器，整个渐变线馈电网络设置在天线下辐射体内部。
进一步，所述全向天线为不对称振子的偶极子全向天线，且天线安装在机箱上工作；在天线高度有限的情况下，把机箱外壳纳入辐射来实现远超过天线体尺寸的低频辐射效能。
进一步，所述截断控制器用于控制天线下辐射体截断两部分之前距离，通过对天线下辐射体截断使得电流不连续，抑制不需要的带宽，形成陷波特性。通过对天线下辐射体截断位置及截断距离的变化，可以控制陷波的中心频点及陷波频带宽度。
进一步，所述渐变线馈电网络，采用同轴线渐变锥削式巴伦馈电，从固有的非平衡同轴线开始，随着往平衡端的移动，外导体切开一个槽，使内导体渐渐显露出来；外导体减小到与内导体尺寸相近的点，实现了非平衡与平衡的转化；所述渐变线馈电网络设置于天线下辐射体内部。不对称振子的全向天线通常具有连续的工作频段，即一段较窄的带宽，通过宽带巴伦馈电来拓宽天线带宽，从而达到宽频带的目的。
上述的具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线，通过同轴线渐变锥削式宽带巴伦对不对称偶极子的馈电实现宽带化工作；采用机箱纳入天线辐射的方法，加大了天线辐射尺寸，使得较小的天线可实现远超过其天线体尺寸的低频辐射效能；通过对天线下辐射体截断使得电流不连续，抑制不需要的带宽，形成陷波特性；通过对天线下辐射体截断位置及截断距离的变化，可以控制陷波的中心频点及陷波频带宽度。该天线结构简单，尺寸较小，在工作频段内具有稳定的辐射特性，且具有相对平坦的增益频率特性。
附图说明
图1本发明的具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线的结构示意图；
图2本发明的具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线的尺寸说明图；
图3本发明的具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线安装机箱示意图；
图4本发明的具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线（带机箱）实测电压驻波比曲线；
图5传统天线与本发明的具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线（带机箱）实测增益曲线；
图6本发明的具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线（带机箱）方位面方向图；
实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释，本发明并不局限于以下实施例。
请参阅图1，具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线，包括天线上辐射体1，天线下辐射体2，天线支撑件3，截断控制器4，渐变线馈电网络5；其中天线上辐射体1和天线下辐射体2为天线的辐射部分，形成不对称偶极子天线结构，天线下辐射体2被截断为两部分，分别为金属筒2-1和接头座2-2；天线支撑件3由非金属筒3-1和非金属盖板3-2组成，通过非金属筒3-1上面的安装螺钉孔将天线上辐射体1和金属筒2-1安装固定；截断控制器4为非金属结构外筒，用于连接天线下辐射体被截断的两部分金属筒2-1和接头座2-2，连接方式为螺钉连接；渐变线馈电网络5包括锥削圆筒式外导体5-1，外皮剥离的同轴电缆5-2及射频连接器5-3，整个渐变线馈电网络设置在天线下辐射体2内部，其中射频连接器5-3与下辐射体接头座2-2通过螺纹连接，实现射频信号的输入输出。
参阅图2，上述的具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线，其特征为：天线上辐射体1高度L1可对应为1-1000mm，天线下辐射体金属筒2-1高度L2可对应为1-1000mm，天线下辐射体接头座2-2高度L3可对应为1-1000mm，天线上辐射体1和天线下辐射体2之间距离d1可对应为1-100mm，天线下辐射体金属筒2-1与天线下辐射体接头座2-2之间距离d2可对应为1-100mm。
参阅图3，上述的具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线，其特征为：天线301安装在机箱302上进行工作，在天线高度有限的情况下，把机箱外壳纳入辐射来实现远超过天线体尺寸的低频辐射效能。其中天线上辐射体1和天线下辐射体金属筒2-1对应高频的电长度，天线301与机箱302的整体高度对应低频的电长度。
所述的截断控制器4，其特征为：用于控制天线下辐射体截断两部分金属筒2-1和接头座2-2之前距离d2≥1mm；通过对天线下辐射体2截断使得电流不连续，抑制不需要的带宽，形成陷波特性。
所述的截断控制器4，其特征为：通过对天线下辐射体截断位置及截断距离d2的控制，可以改变陷波的中心频点及陷波频带宽度。其中，截断位置可以控制陷波的中心频点，而截断距离可以控制陷波的频带宽度。
所述渐变线馈电网络5，其特征为：包括锥削圆筒式外导体5-1，外皮剥离的同轴电缆5-2及射频连接器5-3，其中外皮剥离的同轴电缆5-2设置在渐变线5-1内部，其芯线与天线上辐射体1电连接，锥削圆筒式外导体5-1与天线下辐射体2电连接。通过采用同轴渐变锥削式巴伦馈电，达到拓宽天线带宽的目的。
参照图4，本实例设计了一个具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线，其带宽在130-530MHz之间实现了超宽带的特性，并且在180-330MHz之间产生陷波，有效的屏蔽了不需要带宽对工作带宽的干扰。作为优选方案：天线整体尺寸为351mm，其中天线上辐射体1高度L1为230mm，天线下辐射体金属筒2-1高度L2为80mm，接头座2-2高度L3为30mm；天线上辐射体1和天线下辐射体金属筒2-1之间距离d1为10mm，天线下辐射体金属筒2-1和接头座2-1距离d2为1mm。
参考图5，6，本发明天线在工作频段内具有相对稳定的全向辐射特性，而且具有相对平坦的增益频率特性。同时，对比传统天线(无电流截断)，在高频部分，本发明天线可以得到更好的增益特性。
上述实施例为本发明的较佳的实现方式,并非是对本发明的限定,在不脱离本发明构思的前提下,任何显而易见的替换，以及采用本形式进行的频率扩展均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线，其特征为：包括天线上辐射体（1），天线下辐射体（2），天线支撑件（3），截断控制器（4），渐变线馈电网络（5）；其中天线上辐射体（1）和天线下辐射体（2）为天线的辐射部分，形成不对称偶极子天线结构，天线下辐射体（2）被截断为两部分，分别为金属筒（2-1）和接头座（2-2）；天线支撑件（3）由非金属筒（3-1）和非金属盖板（3-2）组成，通过非金属筒（3-1）上面的安装螺钉孔将天线上辐射体（1）和金属筒（2-1）安装固定；截断控制器（4）为非金属结构外筒，用于连接天线下辐射体被截断的两部分金属筒（2-1）和接头座（2-2），连接方式为螺钉连接；渐变线馈电网络（5）包括锥削圆筒式外导体（5-1），外皮剥离的同轴电缆（5-2）及射频连接器（5-3），整个渐变线馈电网络设置在天线下辐射体（2）内部，其中射频连接器（5-3）与下辐射体接头座（2-2）通过螺纹连接，实现射频信号的输入输出；
天线（301）安装在机箱（302）上进行工作，在天线高度有限的情况下，把机箱外壳纳入辐射来实现远超过天线体尺寸的低频辐射效能；其中天线上辐射体（1）和天线下辐射体金属筒(2-1)对应高频的电长度，天线（301）与机箱（302）的整体高度对应低频的电长度；
截断控制器（4）用于控制天线下辐射体截断两部分金属筒(2-1)和接头座(2-2)之前距离d2≥1mm；通过对天线下辐射体（2）截断使得电流不连续，抑制不需要的带宽，形成陷波特性；通过天线下辐射体截断位置及截断距离d2的变化，改变陷波的中心频点及陷波频带宽度。
2.权利要求书1所述的具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线，其特征为：天线上辐射体（1）高度L1可对应为1-1000mm，天线下辐射体金属筒(2-1)高度L2可对应为1-1000mm，天线下辐射体接头座(2-2)高度L3可对应为1-1000mm，天线上辐射体（1）和天线下辐射体（2）之间距离d1可对应为5-100mm，天线下辐射体金属筒(2-1)与天线下辐射体接头座(2-2)之间距离d2可对应为1-100mm。
3.权利要求书1所述的具有陷波特性的超宽带V/UHF小型化全向天线，其特征为：渐变线馈电网络（5）包括锥削圆筒式外导体（5-1），外皮剥离的同轴电缆（5-2）及射频连接器（5-3），其中外皮剥离的同轴电缆（5-2）设置在渐变线（5-1）内部，其芯线与天线上辐射体（1）电连接，渐变线（5-1）与天线下辐射体（2）电连接；通过采用同轴渐变锥削式巴伦馈电，达到拓宽天线带宽的目的。
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