CN111900528A - 一种短波通信天线及车载天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种短波通信天线，包括行波天线单元、单极子天线单元、馈电点、接地线，所述行波天线单元的沿着周边与若干个单极子天线单元的一端螺栓固定连接，若干个单极子天线单元的另一端螺栓固定相连在一起，若干个单极子天线单元相连的一端构成馈电点，且所述馈电点与接地线的一端相连。本发明还公开了一种车载天线。本发明中，单极子天线单元可以产生水平方向全向辐射，行波天线单元在产生水平全向辐射的同时作为单极子天线单元的加载电容，从而在增强天线辐射的同时降低天线的谐振频率，达到减小天线高度的目的。

Description

一种短波通信天线及车载天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种短波通信天线及车载天线。
背景技术
近年来，随着科技的日新月异，通信技术也在迅猛的发展,其中,短波通信作为一种经典的应急通信方式并没有随着技术的更新而被淘汰,反而得到了快速的发展和进步.在短波通信中,天线的选择对通信质量具有很大的影响，天线传输信号的强弱，对于我们的生活以及工作影响也十分巨大。
申请号为“CN200720149463.X”公开了一种短波倒V形末端加载宽带天线，包括四根天线振子线和天线桅杆，四根天线振子线两两成对构成双极天线的两个对偶振子，两个对偶振子对称，每个对偶振子的两条天线振子线馈入端并联后连接阻抗变换器，末端叉开各经一网络匹配器接地网，阻抗变换器的输入端连接射频馈线；四根天线振子线的末端可以固定在地面上一个长方形的四个角，形成倒V形；也可水平架设；但是该专利方案仅仅通过天线振子线和天线桅杆组成，增益效果并不理想，这就无法做到远距离传输信号。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种短波通信天线及车载天线，以解决现有短波通信天线增益效果不理想的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种短波通信天线，包括行波天线单元、单极子天线单元、馈电点、接地线，所述行波天线单元的沿着周边与若干个单极子天线单元的一端固定连接，若干个单极子天线单元的另一端固定相连在一起，若干个单极子天线单元相连的一端构成馈电点，且所述馈电点与接地线的一端相连。
相比于传统天线的单边结构，单极子天线单元可以产生水平方向全向辐射，行波天线单元在产生水平全向辐射的同时作为单极子天线单元的加载电容，从而在增强天线辐射的同时降低天线的谐振频率，达到减小天线高度的目的。
作为本发明进一步的方案：所述单极子天线单元的数量为三至六个。
作为本发明进一步的方案：所述单极子天线单元的数量为四个，所述行波天线单元、单极子天线单元的数量比为1：4。
作为本发明进一步的方案：所述行波天线单元的形状为环形。
作为本发明进一步的方案：所述行波天线单元的形状接近环形。
作为本发明进一步的方案：所述行波天线单元的周长约为工作频率波长的0.3～1倍，所述单极子天线单元的长度约为工作频率波长的0.15～0.25倍。
作为本发明进一步的方案：若干个单极子天线单元均匀的与行波天线单元的周边固定连接。
一种车载天线，包括若干个所述短波通信天线，且若干个短波通信天线之间依次通过接地线连接在一起。
作为本发明进一步的方案：所述短波通信天线数量为四个，且从第一个短波通信天线到第四个短波通信天线依次通过接地线相连，形成八木天线结构组阵；其中，第一个短波通信天线起到反射作用，第三个与第四个起到引向作用。
所述单极子天线单元能够实现水平面的全向辐射，且所述单极子天线单元作为行波天线单元的馈电通道，所述行波天线单元通过单极子天线单元激励行波电流，也产生水平方向上的全向辐射，二者都实现水平方向的全向辐射，相互叠加从而提高增益。
本发明的优点在于：
1、本发明通过在单极子天线单元末梢加载准环形天线单元，单机子天线可以产生水平全向辐射，环形结构在产生水平全向辐射的同时可以作为单极子的加载电容，从而在增强天线辐射，增益效果好。
2、本发明能够在超视距中应用，只需架高基地端即可；可降低天线的谐振频率，并达到减小天线高度的目的。
3、本发明的增益相比于传统天线大幅度提高，其对通信距离的改善将非常明显。
附图说明
图1为本发明实施例中短波通信天线的俯视图。
图2为本发明实施例中短波通信天线的主视图。
图3为本发明实施例中短波通信天线的行波天线单元的方向图。
图4为本发明实施例中短波通信天线的单极子天线单元的方向图。
图5为本发明实施例中短波通信天线的方向图。
图6为本发明实施例中短波通信天线的立体示意图。
图7为本发明实施例中短波通信天线的折叠示意图。
图8为本发明实施例中短波通信天线XOZ面方向图。
图9为本发明实施例中短波通信天线YOZ面方向图。
图10为本发明实施例中短波通信天线XOY面方向图。
图11为本发明实施例中短波通信天线频率随环的大小而改变的示意图。
图12为本发明实施例中行波天线单元周长调整示意图。
图中，1-行波天线单元，2-单极子天线单元，3-馈电点，4-接地线。
具体实施方式
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，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作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。
实施例1
如图1、图2、图6及图7，图1为本发明中短波通信天线的俯视图，图2为本发明中短波通信天线的主视图，图6为本发明中短波通信天线的立体示意图，图7为本发明中短波通信天线的折叠示意图；一种短波通信天线，包括行波天线单元1、单极子天线单元2、馈电点3、接地线4，所述行波天线单元1的沿着周边与若干个单极子天线单元2的一端螺栓固定连接，若干个单极子天线单元2的另一端螺栓固定相连在一起，若干个单极子天线单元2相连的一端构成馈电点，且所述馈电点与接地线的一端相连。
其中，所述行波天线单元1的周长约为短波通信天线工作频率波长的0.3～1倍，通常取0.5倍工作波长；所述单极子天线单元2的长度约为短波通信天线工作频率波长的0.15～0.25倍，通常取0.2倍工作波长；为了保证天线辐射的周向对称性，单极子天线单元2的数目不能过少，通常取3～6个为最佳。
优选的，本实施例中，所述单极子天线单元2的数量优选为四个，此时所述行波天线单元1、单极子天线单元2的数量比为1：4。
进一步的，本实施例中，若干个单极子天线单元2的一端均匀的与行波天线单元1周边固定连接，所述单极子天线单元2的数量优选为四个，所以从俯视的角度来看，每两个距离最近的单极子天线单元2之间的夹角为九十度。
需要说明的是，本发明短波通信天线适用的工作频率为2MHz～12MHz。
需要说明的是，所述行波天线单元1的形状为环形最佳，但是为了便携性，可以考虑尽量少牺牲性能的前提下用近似环形的行波天线单元；且所述行波天线单元1的周长可以进行人工调整，如图12，图12为本发明实施例中行波天线单元1周长调整示意图；将行波天线单元1的两端相连组成一个圆形后，再将露出的一端拉长，即可实现调整行波天线单元1的周长。
具体的，图6中，本实施例中短波通信天线的横向距离为5m，总高为7.5m，图7中，短波通信天线折叠状态下的横向长度为1.25m。
如图3、图4及图5，图3为本发明中短波通信天线的行波天线单元的方向图；图4为本发明中短波通信天线的单极子天线单元的方向图；图5为本发明中短波通信天线的方向图，通过对比图3、图4、图5，可以发现本发明增益效果显著增强。
工作原理：相比于传统天线的单边结构，单极子天线单元2可以产生水平方向全向辐射，行波天线单元1在产生水平全向辐射的同时作为单极子天线单元2的加载电容，从而在增强天线辐射的同时降低天线的谐振频率，达到减小天线高度的目的。
实施例2
一种车载天线，包括若干个短波通信天线，且若干个短波通信天线之间依次通过接地线连接在一起。
进一步的，本实施例中，所述短波通信天线数量优选为四个，且从第一个短波通信天线到第四个短波通信天线依次通过接地线相连，形成八木天线结构组阵；其中，第一个短波通信天线起到反射作用，第三个与第四个起到引向作用。
本实施例中，所述单极子天线单元2能够实现水平面的全向辐射，且所述单极子天线单元2作为行波天线单元1的馈电通道，所述行波天线单元1通过单极子天线单元2激励行波电流，也产生水平方向上的全向辐射，二者都实现水平方向的全向辐射，相互叠加从而提高增益。
需要说明的是，进行仿真实验，并得到图8、图9、图10及图11，其中，图8为本发明中短波通信天线XOZ面方向图；图9为本发明中短波通信天线YOZ面方向图；图10为本发明中短波通信天线XOY面方向图；图11为本发明中短波通信天线频率随环的大小而改变的示意图；其中图8中的dB为分贝，代表了天线的增益，该增益表示短波通信天线的总辐射增益，频率5MHz指该图中的增益对应的频率为5MHz，方位面的角度是指该面与XOZ面的夹角度数，0°方位面即XOZ面；图8中的两个近似的半圆代表短波通信天线在不同的天顶角(与Z轴的夹角)处的增益分布情况，可以看到短波通信天线在90°天顶角处，也即水平面内具有最大的增益。
图9中90°方位面即YOZ面，两个近似半圆代表短波通信天线在不同的天顶角(与Z轴的夹角)处的增益分布情况，可以看到天线在90°天顶角处，也即水平面内具有最大的增益。对比图8与图9可以看到，短波通信天线在两个面内具有基本相同的辐射增益，表明短波通信天线的辐射具有良好的周向对称性。图10中90°天顶角面表示该面与天顶方向(Z轴)夹角为90°，即水平面；图10中的圆代表了在水平面内，短波通信天线的增益随方位角变化的情况，可以看到短波通信天线在水平面内具有几乎全向的辐射；图11中的环半径为行波天线单元1的半径；分别为半径1500mm(线条上表示的正方形)、半径为2000mm(线条上表示的为圆形)、半径为2500mm(线条上表示的为正三角)、半径为3000mm(线条上表示的为倒三角)的四种行波天线单元1；图11表示，行波天线单元1的半径越大，则短波通信天线的工作频率越低，而在相同频率下，行波天线单元1的半径越大，dB值越高；
所以可以看出，本申请的天线远场辐射是水平全向的；而在实际生活中，对于工作在5MHz的天线，传统单极子天线高度在15m左右，而本申请提出的天线高度仅仅需要7.5m即可满足天线增益要求，且高度下降了一半。另外，天线的谐振频率可以通过调整环的大小进行改变，从而大大增加可用带宽。
工作原理：所述单极子天线单元2作为行波天线单元1的馈电通道，所述行波天线单元1通过单极子天线单元2激励行波电流，也产生水平方向上的全向辐射，二者都实现水平方向的全向辐射，相互叠加从而提高增益，本发明阵列形成的指向性/高增益使得其覆盖相比传统天线得以改善；在超视距的应用中可能仍需通过架高天线获得理想的覆盖，但是只需架高基地端即可；而且由于本申请的增益相比于传统天线大幅度提高，其对通信距离的改善将非常明显。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种短波通信天线，其特征在于，包括行波天线单元(1)、单极子天线单元(2)、馈电点(3)、接地线(4)，所述行波天线单元(1)沿着周边与若干个单极子天线单元(2)的一端固定连接，若干个单极子天线单元(2)的另一端固定相连在一起，若干个单极子天线单元(2)相连的一端构成馈电点，且所述馈电点与接地线的一端相连。
2.根据权利要求1所述的短波通信天线，其特征在于，所述单极子天线单元(2)的数量为三至六个。
3.根据权利要求1所述的短波通信天线，其特征在于，所述单极子天线单元(2)的数量为四个，所述行波天线单元(1)、单极子天线单元(2)的数量比为1：4。
4.根据权利要求1所述的短波通信天线，其特征在于，所述行波天线单元(1)为环形。
5.根据权利要求1所述的短波通信天线，其特征在于，所述行波天线单元(1)的形状接近环形。
6.根据权利要求1所述的短波通信天线，其特征在于，所述行波天线单元(1)的周长为工作频率波长的0.3～1倍，所述单极子天线单元(2)的长度为工作频率波长的0.15～0.25倍。
7.根据权利要求1所述的短波通信天线，其特征在于，若干个单极子天线单元(2)均匀的与行波天线单元(1)的周边固定连接。
8.一种车载天线，包括权利要求1-7任一所述的短波通信天线，其特征在于，若干个短波通信天线之间依次通过接地线连接在一起。
9.根据权利要求8所述的车载天线，其特征在于，所述短波通信天线数量为四个，且从第一个短波通信天线到第四个短波通信天线依次通过接地线相连，形成八木天线结构组阵。
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