CN111668609A - 一种可折叠便携双模超宽频带全向天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可折叠便携双模超宽频带全向天线，包括：上天线、连接套管、转向器组件及底座，转向器组件两端分别与底座和连接套管相连；上天线包括钢带、钢带连接件、线圈和外导体管，钢带连接件的两端分别连接钢带和线圈；连接套管包括上连接套管和下连接套管；所述外导体管内设有刚性导线，刚性导线上端与线圈相连，下端与外导体管下端和上连接套管相连；转向器组件包括鹅颈和宽带匹配器；底座包括射频连接器和天线扼流圈。本发明提出的双模工作体制，成功解决现有超宽频带天线在高频段方向图裂变、无法有效实现通信的问题；同时可方便折叠、携带方便、可弯曲转向，实用性强。
Description
技术领域
本发明属于通信及天线技术领域，具体涉及一种可折叠便携双模超宽频带全向天线。
背景技术
在无线电设备中，用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。天线和发射机、接收机一样，也是无线电设备的一个重要组成部分。随着现代通信技术的飞速发展，无线电通信的频带越来越宽，从原来的单频点、宽频带通信，向多频点、超宽频带通信技术发展，最新超宽频带通信频率带宽已经达到十几甚至三十几个倍频程。因应这一需求，相应的天线工作带宽也迅速展宽，要求覆盖十几甚至几十个倍频程。现有的单一模式超宽带天线虽然其阻抗带宽可以满足要求，但由于天线长度的原因，当工作频段超过三个倍频程后，天线的方向图就会裂瓣，发生了严重畸变，无法满足通信要求。
现有相关天线的专利或者是天线工作带宽不是非常宽，不存在天线裂瓣的问题；或者只是满足了天线的阻抗带宽，但天线方向图带宽并未提及，实际上已经发生了裂瓣。中国专利CN205092306 U“基于VHF频段的宽频带鞭状天线架构”公开了一种VHF频段的钢鞭便携天线，由于其工作频段限于VHF频段，频段宽带相对较窄，在此频带范围内天线方向图尚未发生裂瓣。中国专利CN205882144 U“单人便携鞭状天线”公开了一种多节玻璃钢钢管鞭状天线，只是公布了其结构形式，并未涉及天线的具体工作频段。中国专利CN210224259 U“一种可折叠便携宽频带全向天线”公开了一种可折叠的钢鞭天线，其阻抗工作带宽可以覆盖到十几甚至几十个倍频程，但其方向图在高频段已经发生裂瓣。
如前所述，现有的超宽带便携天线考虑到使用场景和结构的限制，工作模式为单极天线形式。天线辐射体大都采用鞭状钢管或钢尺，加上天线体根部的宽带阻抗变换器就可实现天线的宽频带工作。选择合适参数的磁环和恰当的阻抗变换绕制方法，天线的阻抗工作带宽可以达到十几甚至几十个倍频程。这种天线的结构简单，容易实现，阻抗带宽也可以满足要求，但是根据天线的基本理论，当天线单臂长度超过四分之三波长后，天线的方向图出现裂瓣，长度越长裂瓣越严重。也就是说，现有的超宽带天线在高频段方向图已经严重畸变，其最大辐射方向严重偏离水平方向，使实际通信效果受到很大影响甚至无法使用。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺点，本发明的目的在于提供一种可折叠便携双模超宽频带全向天线。为解决超宽带天线在高频段方向图裂变、无法有效实现通信的问题，本发明提出双模工作体制：具体而言，即在低频段，天线工作模式和原来的宽频带天线基本相同，仍然为单极形式，天线的辐射方向图为全向且水平面最大；在高频段，天线工作模式变成偶极形式，此时天线辐射方向图与标准偶极天线方向图相似，保证了天线方向图全向和水平面最大辐射的特征。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种可折叠便携双模超宽频带全向天线，包括：
上天线、连接套管、转向器组件及底座，转向器组件两端分别与底座和连接套管相连；
所述上天线包括钢带、钢带连接件、线圈和外导体管，所述钢带连接件的两端分别连接钢带和线圈；
所述钢带的横截面为弧形；
所述连接套管包括上连接套管和下连接套管，上连接套管和下连接套管可拆卸地固定连接；
所述外导体管内设有刚性导线，所述刚性导线上端与线圈相连，下端与外导体管下端和上连接套管相连；
所述转向器组件包括鹅颈和宽带匹配器；
所述底座包括射频连接器和天线扼流圈。
优选地，所述宽带匹配器包括磁环、漆包线和电桥。
优选地，所述宽带匹配器的阻抗换器由四孔磁环和漆包线绕制而成。
优选地，所述宽带匹配器的阻抗换器是空心变压器。
优选地，天线扼流圈和射频连接器共同封装于注塑件内。
优选地，还包括：天线帽，所述天线帽安装于钢带顶部。
优选地，所述天线扼流圈固定在底座内；
所述天线扼流圈由一端与射频连接器连接的细同轴电缆在磁棒上绕制而成。
优选地，所述连接套管的上套管的内径与下套管的外径有滚压螺纹配合固定连接。
优选地，所述连接套管的上连接套管和下连接套管通过内部设置的弹力绳连接在一起。
优选地，所述线圈在低频段等效于一个电感，此时连接套管、外导体管、线圈和钢尺一起构成了低频段工作的单极天线；
所述线圈在高频段等效于一个高阻器件，使得高频信号无法通过，此时外导体管和连接套管一起构成高频段偶极子天线的上半部分，转向器组件的鹅颈构成高频段偶极子天线的下半部分。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过设计专用的低通高阻线圈，实现双模的天线工作模式，即低频段的单极天线形式和高频段的偶极天线形式，使天线高、低频段的方向图得到很大改善，尤其解决了超宽频带天线在高频段辐射方向图严重畸变的问题。
通过连接套管将高频段天线上、下辐射体分开，上套管的内径与下套管的外径有滚压螺纹或螺纹配合固定连接，且上、下套管通过内部弹力绳连接在一起，使整个天线可以折叠和便携。
通过在天线底座内设置天线扼流圈，成功减少电台或设备对天线的影响，进一步改善天线在高频段的辐射方向图特性。
附图说明
图1为本发明一种可折叠便携双模超宽频带全向天线实施例一的结构示意图；
图2为本发明上天线的示意图；
图3为本发明连接套管的示意图；
图4为本发明转向器组件的示意图
图5为本发明底座的示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1 上天线、2 连接套管、3 转向器组件、4 底座；
1-1 天线帽、1-2 钢带、1-3 钢带连接件、1-4 线圈、1-5 外导体管、1-6 热缩管、1-7 刚性导线、1-8 玻璃钢罩；
2-1 上连接套管、2-2 下连接套管、2-3 绳；
3-1 导电柱、3-2 匹配线路板、3-3 鹅颈上连接件、3-4 绝缘外罩、3-5 鹅颈、3-6漆包线、3-7 四孔磁环、3-8 电桥；
4-1 注塑壳体、4-2 半柔同轴线、4-3 磁棒、4-4 射频连接器。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例一种可折叠便携双模超宽频带全向天线的结构示意图。
如图1所示，一种可折叠便携双模超宽频带全向天线包括：
上天线1、连接套管2、转向器组件3及底座4；
所述上天线1自上向下包括钢带1-2、钢带连接件1-3、线圈1-4、外导体管1-5；钢带1-2的横截面为弧形，其拱起的一面朝外设置，钢带1-2外用特制的热缩管1-6固定；
所述线圈1-4的直径约8.3mm,采用直径1.0mm的漆包线绕12.5圈而成。
所述外导体管1-5的外径为13mm,其中间有一根直径2mm的刚性导线1-7，其上端与线圈1-4相连，另一端与外导体管1-5下端和上连接套管2-1相连。
所述连接套管2包括上连接套管2-1、下连接套管2-2，且上连接套管2-1、下连接套管2-2通过内部具有弹力的绳2-3连接在一起；绳2-3的两端分别固定于上连接套管2-1、下连接套管2-2内部；
上连接套管2-1、下连接套管2-2内部均设有适于绳2-3穿过的通孔；
在一个可选的实施方式中，具有弹力的绳2-3可以是弹力绳、弹力带或橡皮筋；
所述转向器组件3包括鹅颈3-1和天线宽带匹配器3-2，它的两端分别与连接套管2和底座4相连；
所述底座4包括射频连接器4-4和天线扼流圈；
所述天线扼流圈固定在底座4内，扼流圈由一端与射频连接器4-4连接、外直径为2.5mm的半柔同轴电缆4-2在直径为6mm的磁棒4-3上绕制15圈而成；
所述天线扼流圈和射频连接器4-4共同封装与注塑件4-1内。
在可选的其他实施方式中，采用低压注塑、高压注塑或灌封方式对天线扼流圈和射频连接器进行封装。
所述天线宽带匹配器包括绕线3-6、磁环3-7和电桥3-8。
所述可折叠便携天线还包天线帽1-1，所述天线帽1-1安装于钢带1-2顶部；
所述钢带连接件1-3的两端分别连接天线钢带1-2和线圈1-4；
本实施例中，所述连接套管2的下连接套管2-2通过螺纹可拆卸地固定连接；
在可选的一个实施方式中，所述连接套管2的下连接套管2-2的外径与上连接套管2-1的内径有滚压螺纹配合固定连接；
在可选的一个实施方式中，下连接套管2-2的内径与上连接套管2-1的外径有滚压螺纹配合固定连接；
在可选的其他实施方式中，下连接套管2-2的内径与上连接套管2-1通过卡扣、接插件、或铰接等方式连接；
所述转向器组件3的两端分别与连接套管2的下连接套管2-2和底座4连接；
所述外导体管1-5和连接套管2构成高频段偶极子天线的上半部分，总长度约210mm，转向器组件3的构成偶极子天线的下半部分,长度也是约210mm。
本实施例中，底座用于支撑天线，在使用时，底座与终端连接。
本实施例中，转向器组件3的鹅颈3-1可自由折弯，鹅颈3-1可由不锈钢材料的螺纹管构成。
在一个可选的实施方式中，鹅颈3-1采用其他金属鹅颈管，也可替代为其他可以随意弯曲定型的金属软管。
本实施例中，还包括：宽带匹配器，用于完成天线的阻抗变换功能。
宽带匹配器包括：印制板3-2、阻抗变换器和电桥3-8等。
本实施例中，采用四孔磁环3-7，漆包线绕制成阻抗变换器。可使天线工作于30-678MHz频带范围内，且高频段方向图保持良好。
在一个可选的实施方式中，通过调整外导体管和鹅颈3-1的长度，可以使天线的工作频段扩展至30-900MHz。
在一个可选的实施方式中，所述宽带匹配器的阻抗变换器可为空心变压器。
采用本实施例中的空心变压器，使得天线在VHF频段性能更佳，可实现VHF╱UHF双频段工作，且VHF频段为单极模式，UHF为偶极模式。
通过上述技术方案，本实施例提供的可折叠便携双模超宽频带全向天线成功实现双模工作体制，解决了普通超宽频带天线在高频段方向图裂变、无法有效实现通信的问题；在低频段，天线工作模式为单极形式，天线的辐射方向图基本为全向且水平面最大；在高频段，天线工作模式切换成偶极形式，此时天线辐射方向图与标准偶极天线方向图相似，保证了天线方向图全向和水平面最大辐射的特征。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种可折叠便携双模超宽频带全向天线，其特征在于，包括：
上天线、连接套管、转向器组件及底座，转向器组件两端分别与底座和连接套管相连；
所述上天线包括钢带、钢带连接件、线圈和外导体管，所述钢带连接件的两端分别连接钢带和线圈；
所述钢带的横截面为弧形；
所述连接套管包括上连接套管和下连接套管，上连接套管和下连接套管可拆卸地固定连接；
所述外导体管内设有刚性导线，所述刚性导线上端与线圈相连，下端与外导体管下端和上连接套管相连；
所述转向器组件包括鹅颈和宽带匹配器；
所述底座包括射频连接器和天线扼流圈。
2.根据权利要求1所述的一种可折叠便携双模超宽频带全向天线，其特征在于：
所述宽带匹配器包括磁环、漆包线和电桥。
3.根据权利要求2所述的一种可折叠便携双模超宽频带全向天线，其特征在于：
所述宽带匹配器的阻抗变换器由四孔磁环和漆包线绕制而成。
4.根据权利要求2所述的一种可折叠便携双模超宽频带全向天线，其特征在于：
所述宽带匹配器的阻抗变换器是空心变压器。
5.根据权利要求1所述的一种可折叠便携双模超宽频带全向天线，其特征在于：
天线扼流圈和射频连接器共同封装于注塑件内。
6.根据权利要求1所述的一种可折叠便携双模超宽频带全向天线，其特征在于：
还包括：天线帽，所述天线帽安装于钢带顶部。
7.根据权利要求1所述的一种可折叠便携双模超宽频带全向天线，其特征在于：
所述天线扼流圈固定在底座内；
所述天线扼流圈由一端与射频连接器连接的细同轴电缆在磁棒上绕制而成。
8.根据权利要求1所述的一种可折叠便携双模超宽频带全向天线，其特征在于：
所述连接套管的上套管的内径与下套管的外径有滚压螺纹配合固定连接。
9.根据权利要求1所述的一种可折叠便携双模超宽频带全向天线，其特征在于：
所述连接套管的上连接套管和下连接套管通过内部设置的弹力绳连接在一起。
10.根据权利要求1所述的一种可折叠便携双模超宽频带全向天线，其特征在于：
所述线圈在低频段等效于一个电感，此时连接套管、外导体管、线圈和钢尺一起构成了低频段工作的单极天线；
所述线圈在高频段等效于一个高阻器件，使得高频信号无法通过，此时外导体管和连接套管一起构成高频段偶极子天线的上半部分，转向器组件的鹅颈构成高频段偶极子天线的下半部分。
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Denomination of invention: A foldable and portable dual mode ultra wideband omnidirectional antenna Effective date of registration: 20231013 Granted publication date: 20210720 Pledgee: Bank of China Limited Xi'an High tech Development Zone Sub branch Pledgor: XI'AN XINGWANG ANTENNA TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980061040 |