CN114094321B - 天线装置及其通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及一种天线装置及其通信设备，该天线装置包括自上而下设置的至少一个高频辐射阵元、非金属的第一支撑组件、低频辐射阵元、第一磁棒和信号输出元件；高频辐射阵元包括互为对阵振子的第一高频辐射体和第二高频辐射体，第二高频辐射体的内部设置有宽带同轴阻抗变化器；第一高频辐射体和第二高频辐射体通过非金属的第二支撑组件连接，且相向的一端均为具有预设锥度的圆台结构辐射体；高频辐射阵元的第一射频线缆通过第一支撑组件与低频辐射阵元馈电连接，并与低频辐射阵元的第二射频线缆缠绕在第一磁棒的表面后，接入信号输出元件；第二射频线缆与第一射频线缆馈电连接。该天线装置实现了在拓宽天线工作频段的同时兼顾天线效率。

Description

天线装置及其通信设备

技术领域

本申请涉及天线通信技术领域，特别是涉及一种天线装置及其通信设备。

背景技术

无线电波的发射与接收，都需要依靠天线来完成，天线作为通信前端的关键部件，其重要性不言而喻。目前，超短波通信为了实现不同的业务需要，往往一部电台需要配备多种天线使用。但背负电台受载体体积的限制，多根天线会存在相互干扰，无法实现同时工作，而且频繁的更换天线更不适合实际使用场景。因此，研制超宽带天线技术对超短波通信有着重要的意义。

目前，已经出现了应用于超短波通信的超宽带全向天线，但是其经常出现一种情况：若天线辐射体过长，会导致天线的高频段水平面增益很低；若天线辐射体过短，会导致低频段的增益与天线效率会迅速降低。因此，现有的超宽带全向天线无法在拓宽天线工作频段的同时兼顾天线效率。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够同时兼顾天线效率和拓宽天线工作频段的天线装置及其通信设备。

第一方面，本申请提供了一种天线装置，该天线装置包括：自上而下设置的至少一个高频辐射阵元、非金属的第一支撑组件、低频辐射阵元、第一磁棒和信号输出元件；

每个高频辐射阵元包括互为对阵振子的第一高频辐射体和第二高频辐射体，且第二高频辐射体的内部设置有宽带同轴阻抗变化器；第一高频辐射体和第二高频辐射体通过非金属的第二支撑组件连接，第一高频辐射体和第二高频辐射体相向的一端均为具有预设锥度的圆台辐射体；

高频辐射阵元通过第一支撑组件与低频辐射阵元馈电连接，且高频辐射阵元的第一射频线缆穿过第一支撑组件和低频辐射阵元，并与低频辐射阵元的第二射频线缆缠绕在第一磁棒的表面后，接入信号输出元件；第二射频线缆与第一射频线缆馈电连接。

在其中一个实施例中，第一高频辐射体和第二高频辐射体均包括柱状辐射体和圆台辐射体，第一高频辐射体的第一柱状辐射体靠近天线装置的顶端设置，第一高频辐射体的第一圆台辐射体与第二高频辐射体的第二圆台辐射体相向设置，第二高频辐射体的第二柱状辐射体与所述第一支撑组件连接，且第二圆台辐射体内部的第一射频线缆与第一圆台辐射体馈电连接。

在其中一个实施例中，第二支撑组件为中空柱状组件，第二支撑组件的一端套设在第一柱状辐射体的外围，第二支撑组件的另一端套设在第二柱状辐射体的外围。

在其中一个实施例中，低频辐射阵元包括馈电连接的第一低频辐射体和第二低频辐射体，第二射频线缆位于第二低频辐射体内部，第一射频线缆穿过第一低频辐射体后，与第二射频线缆馈电连接。

在其中一个实施例中，低频辐射阵元还包括第三支撑组件，第一低频辐射体通过第三支撑组件与第二低频辐射体馈电连接；

第一射频线缆穿过第一低频辐射体后，绕设在第三支撑组件的表面。

在其中一个实施例中，第一低频辐射体为柱状辐射体，第二低频辐射体为可折弯的鹅颈结构辐射体。

在其中一个实施例中，第三支撑组件包括第一印制电路PCB板和第二PCB板，第一PCB板上开设有第一卡槽，第二PCB板上开设有第二卡槽，第一卡槽和第二卡槽垂直卡接；

第一射频线缆穿过第一低频辐射体后，绕设在第一PCB板和第二PCB板卡接后的表面。

在其中一个实施例中，至少一个高频辐射阵元包括第一高频辐射阵元和第二高频辐射阵元，天线装置还包括中空骨架和设置在第一支撑组件内部的合路器，第一高频辐射阵元通过非金属的第四支撑组件与第二高频辐射阵元馈电连接；

第一高频辐射阵元的第一射频线缆依次穿过第四支撑组件、第二高频辐射阵元和中空骨架；第二高频辐射阵元的第一射频线缆缠绕在中空骨架的表面，并与第一高频辐射阵元的第一射频线缆共同接入合路器的输入端，合路器的输出端为合路高频线缆。

在其中一个实施例中，天线装置还包括中空骨架和设置在第一支撑组件内部的合路器，高频辐射阵元包括第一高频辐射阵元和第二高频辐射阵元，第一高频辐射阵元通过非金属的第四支撑组件与第二高频辐射阵元馈电连接；

第一高频辐射阵元的第一射频线缆依次穿过第四支撑组件、第二高频辐射阵元和中空骨架；第二高频辐射阵元的第一射频线缆缠绕在中空骨架的表面，并与第一高频辐射阵元的第一射频线缆共同接入合路器的输入端，合路器的输出端为合路高频线缆。

在其中一个实施例中， 第一高频辐射阵元的第一射频线缆外漏于第二高频辐射阵元的第一高频辐射体和第二高频辐射体之间的线缆部分，外表面包裹磁性材料。

在其中一个实施例中，天线装置还包括天线罩，低频辐射阵元的部分辐射体外露于天线罩，天线装置的其余部件均位于天线罩的内部。

在其中一个实施例中，天线装置工作在225-2500MHz。

第二方面，本申请还提供了一种通信设备，该通信设备包括设备本体和上述天线装置，天线装置与设备本体上的射频连接器馈电连接。

上述天线装置及其通信设备，该天线装置包括自上而下设置的高频辐射阵元、非金属的第一支撑组件、低频辐射阵元、第一磁棒和信号输出元件；高频辐射阵元包括互为对阵振子的第一高频辐射体和第二高频辐射体，且第二高频辐射体的内部设置有宽带同轴阻抗变化器；第一高频辐射体和第二高频辐射体通过非金属的第二支撑组件连接，第一高频辐射体和第二高频辐射体相向的一端均为具有预设锥度的圆台结构辐射体；高频辐射阵元通过第一支撑组件与低频辐射阵元馈电连接，且高频辐射阵元的第一射频线缆穿过第一支撑组件和低频辐射阵元，并与低频辐射阵元的第二射频线缆缠绕在第一磁棒的表面后，接入信号输出元件；第二射频线缆与第一射频线缆馈电连接。本申请实施例中，预设锥度的圆台结构辐射体和宽带同轴阻抗变化器拓宽了高频辐射阵元的带宽和效率，另外将高频辐射阵元和低频辐射阵元通过第一支撑组件连接，通过信号输出元件将高频段与低频段集成在一起，进一步实现了天线的宽频带工作，而且，高频辐射阵元的第一射频线缆与低频辐射阵元的第二射频线缆缠绕在第一磁棒的表面后，阻止了高频辐射阵元能量反馈到设备本体，避免了能量扩散，实现了在拓宽天线工作频段的同时兼顾天线效率。

附图说明

图1为一个实施例中天线装置的结构示意图；

图2为一个实施例中高频辐射阵元的爆炸图；

图3为一个实施例中低频辐射阵元的爆炸图；

图4为另一个实施例中天线装置的结构示意图；

图5为另一个实施例中高频辐射阵元的爆炸图；

图6为一个实施例中天线装置的外观结构图；

图7为一个实施例中低频段增益曲线示意图；

图8为一个实施例中高频段增益曲线示意图；

图9为一个实施例中背负电台驻波比曲线示意图。

附图标记说明：

100、天线装置； 1、高频辐射阵元 ； 2、第一支撑组件；

3、低频辐射阵元； 4、第一磁棒； 5、信号输出元件 ；

11、第一高频辐射体； 12、第二高频辐射体；

123、宽带同轴阻抗变化器； 13、第二支撑组件；

14、第一射频线缆； 33、第二射频线缆；

111、第一柱状辐射体； 112、第一圆台辐射体；

121、第二柱状辐射体； 122、第二圆台辐射体；

131、第二支撑组件的一端； 132、第二支撑组件的另一端；

31、第一低频辐射体； 32、第二低频辐射体； 34、第三支撑组件；

341、第一PCB板； 342、第二PCB板； 3411、第一卡槽；

3421、第二卡槽； 6、中空骨架； 7、合路器；

40、第一高频辐射阵元； 50、第二高频辐射阵元；

401、第一高频辐射阵元的第一射频线缆；

402、第二高频辐射阵元的第一射频线缆；

71、合路器的输入端； 72、合路高频线缆； 8、第四支撑组件；

9、第二磁棒； 10、磁性材料；

501、第二高频辐射阵元的第一高频辐射体；

502、第二高频辐射阵元的第二高频辐射体；

5011、第二高频辐射阵元的第一高频辐射体的第一圆台辐射体；

5021、第二高频辐射阵元的第二高频辐射体的第二圆台辐射体；

200、天线罩； 2001、第一天线罩 2002第二天线罩。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如，两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本申请提供的天线装置，可以根据实际应用场景去使用，不仅可以应用于背负电台、跳频电台，还可以应用于车载电台，或者是机载电台，本申请对天线装置的应用场景并不做限定。

本申请提供的天线装置的工作原理如下：天线装置与设备本体的射频连接器连接后，来自于设备本体的高频信号电流由射频线缆发送到天线装置上，并经天线装置将高频电流能量转变为相应的电磁波能量，通过辐射阵元向空间辐射电磁波能量，沿地表面所有方向传播。或者，通过天线装置的辐射阵元接收电磁波能量，再将电磁波能量转换为高频电流能量，传递给设备本体。本申请实施例中的天线装置通过所设置的宽带阻抗变化器和圆台辐射体，且，将高频辐射阵元和低频辐射阵元集成在一副天线，保证在拓宽天线工作频段的同时兼顾天线效率。基于此，下述通过具体的实施例介绍天线装置的结构和工作原理。

图1为本申请实施例提供的天线装置的结构示意图。如图1所示，该天线装置100，包括：自上而下设置的至少一个高频辐射阵元1、非金属的第一支撑组件2、低频辐射阵元3、第一磁棒4和信号输出元件5；每个高频辐射阵元1包括互为对阵振子的第一高频辐射体11和第二高频辐射体12，且第二高频辐射体12的内部设置有宽带同轴阻抗变化器123；第一高频辐射体11和第二高频辐射体12通过非金属的第二支撑组件13连接，第一高频辐射体11和第二高频辐射体12相向的一端均为具有预设锥度的圆台辐射体；高频辐射阵元1通过第一支撑组件2与低频辐射阵元3馈电连接，且高频辐射阵元1的第一射频线缆14穿过第一支撑组件2和低频辐射阵元3，并与低频辐射阵元3的第二射频线33缆缠绕在第一磁棒4的表面后，接入信号输出元件5；第二射频线缆33与第一射频线缆14馈电连接。

具体地，本实施例中的天线装置100可以为一个杆状的天线装置，还可以是线状的天线装置，其自上而下设置了至少一个高频辐射阵元1、非金属的第一支撑组件2、低频辐射阵元3、第一磁棒4和信号输出元件5；其中，高频辐射阵元1位于天线装置100的顶端，信号输出元件5位于天线装置100的末端，并与外部设备的射频连接器连接，以接收从射频连接器馈入的电磁波信号。

可选的，上述天线装置100中的高频辐射阵元1可以是一个，还可以是多个，本实施例对高频辐射阵元的个数并不做限定；需要说明的是，高频辐射阵元1的个数越多，天线装置100的增益越大。每个高频辐射阵元1包括互为对阵振子的第一高频辐射体11和第二高频辐射体12，且第二高频辐射体12的内部设置有宽带同轴阻抗变化器123，第一高频辐射体11和第二高频辐射体12通过非金属的第二支撑组件13连接，并且，第二高频辐射体12内部的宽带同轴阻抗变化器123还通过第一射频线缆14与第一高频辐射体11馈电连接。进一步地，第一高频辐射体11和第二高频辐射体12相向设置成对称结构，且二者相向的一端均为具有预设锥度的圆台辐射体。可选的，该圆台辐射体可以为顶大底小的圆台辐射体，还可以为顶小底大的圆台辐射体，本实施例对该圆台辐射体的结构并不做限定，只要其具有预设锥度即可，图1和图2所示的第一高频辐射体11和第二高频辐射体12的结构仅是一种示例。

需要说明的是，第二支撑组件13为非金属的支撑组件，其可以为橡胶材质的，还可以为陶瓷材质的，本实施例对此并不做限定，只要其能够实现第一高频辐射体11和第二高频辐射体12二者之间的连接即可。

进一步地，上述高频辐射阵元1通过第一支撑组件2与低频辐射阵元3馈电连接，其中，高频辐射阵元1内部具有第一射频线缆14，低频辐射阵元3内部具有第二射频线缆33，第一支撑组件2设置在高频辐射阵元1与低频辐射阵元2之间，那么高频辐射阵元1的第一射频线缆14穿过该第一支撑组件2和低频辐射阵元3，并与低频辐射阵元3的第二射频线缆33一起缠绕在第一磁棒4的表面后，接入信号输出元件5。可选的，低频辐射阵元3可以为柱状结构，还可以是鹅颈结构，还可以是柱状结构+鹅颈结构的组合，本实施例对低频辐射阵元3的结构并不做限定。

可选的，上述第一支撑组件2可以为中空的柱状支撑组件，还可以为中空的U型支撑组件，本实施例对第一支撑组件2的结构并不做限定，只要其能够实现高频辐射阵元1和低频辐射阵元3之间的连接即可。可选的，上述信号输出元件5可以为异频合路器，还可以为一个双芯接口。当信号输出元件5为异频合路器时，可以将高频段与低频段进行结合，实现一个超宽带的单信道通信；当信号输出元件为双芯接口时，可以实现低频段或高频段的双通道通信，只需要切换到不同的频段即可，信号输出元件5可以根据实际场景中外部设备的射频连接器来决定，本申请对此并不做限定。

进一步地，上述第一射频线缆14和第二射频线缆33之间也是通过馈电进行连接。可选的，第二射频线缆33可以焊接在第一射频线缆14上，实现两者之间的馈电连接。

本实施例中，由于在天线装置100中设置了高频辐射阵元1和低频辐射阵元3，其中，高频辐射阵元1工作在较高的工作频段，低频辐射阵元3工作在较低的工作频段，通过将二者集成在一个天线装置100内部，一定程度上展宽了天线装置100的工作带宽；进一步地，又由于高频辐射阵元1是由互为对称结构的宽带偶极子（即第一高频辐射体11和第二高频辐射体12）组成的线阵，且第一高频辐射体11和第二高频辐射体12的结构均为具有预设锥度的圆台辐射体结构，另外，第二高频辐射体12内部还设置有宽带同轴阻抗变化器123，因此在原有频带拓宽的基础上，进一步展宽了高频辐射阵元1的工作带宽，并且提高了高频辐射阵元1的辐射效率，因此，本实施例大大提高了天线装置100整体的工作带宽和辐射效率。

本申请实施例提供了一种天线装置，该天线装置包括自上而下设置的高频辐射阵元、非金属的第一支撑组件、低频辐射阵元、第一磁棒和信号输出元件；高频辐射阵元包括互为对阵振子的第一高频辐射体和第二高频辐射体，且第二高频辐射体的内部设置有宽带同轴阻抗变化器；第一高频辐射体和第二高频辐射体通过非金属的第二支撑组件连接，第一高频辐射体和第二高频辐射体相向的一端均为具有预设锥度的圆台结构辐射体；高频辐射阵元通过第一支撑组件与低频辐射阵元馈电连接，且高频辐射阵元的第一射频线缆穿过第一支撑组件和低频辐射阵元，并与低频辐射阵元的第二射频线缆缠绕在第一磁棒的表面后，接入信号输出元件；第二射频线缆与第一射频线缆馈电连接。本申请实施例中，预设锥度的圆台结构辐射体和宽带同轴阻抗变化器拓宽了高频辐射阵元的工作带宽和辐射效率，另外将高频辐射阵元和低频辐射阵元通过第一支撑组件连接，通过信号输出元件将高频段与低频段集成在一起，进一步实现了天线的宽频带工作，而且，高频辐射阵元的第一射频线缆与低频辐射阵元的第二射频线缆缠绕在第一磁棒的表面后，阻止了高频辐射阵元能量反馈到设备本体，避免了能量扩散，实现了在拓宽天线工作频段的同时兼顾天线效率。

图2为本申请实施例提供的高频辐射阵元的爆炸图。在上述实施例的基础上，如图2所示，第一高频辐射体11和第二高频辐射体12均包括柱状辐射体和圆台辐射体，第一高频辐射体11的第一柱状辐射体111靠近天线装置的顶端设置，第一高频辐射体11的第一圆台辐射体112与第二高频辐射体12的第二圆台辐射体122相向设置，第二高频辐射体12的第二柱状辐射体121与第一支撑组件2连接，第二高频辐射体12的第二柱状辐射体121与第一支撑组件2连接，且第二圆台辐射体122内部的第一射频线缆14（即高频辐射阵元1的第一射频线缆14）与第一圆台辐射体112馈电连接。

具体的，综合图1和图2所示，沿着天线装置100的顶端，自上而下的方向，第一柱状辐射体111的一端靠近天线装置100的顶端设置，第一柱状辐射体111的另一端与第一圆台辐射体112相接，且第一圆台辐射体112为顶大底小的圆台结构；继续沿着自上而下的方向，第二圆台辐射体122为顶小底大的圆台结构，第二圆台辐射体122与第一圆台辐射体112二者相向设置，且第二圆台辐射体122远离第一圆台辐射体112的一端连接第二柱状辐射体121，且第二柱状辐射体121的另一端通过第一支撑组件2连接低频辐射阵元3。可选的，第一圆台辐射体112的尺寸和第二圆台辐射体122的尺寸可以相同，也可以不同，第一柱状辐射体111的尺寸和第二柱状辐射体121的尺寸可以相同，也可以不同，本实施例对此并不做限定，只要第一圆台辐射体112和第二圆台辐射体122具有预设锥度即可。

另外，高频辐射阵元的第一射频线缆14设置在第二圆台辐射体122的内部，第一圆台辐射体112和第一柱状辐射体111的内部未设置第一射频线缆14，第二圆台辐射体122通过其内部的第一射频线缆14与第一圆台辐射体112馈电连接。可选的，可以是将第二圆台辐射体122内部的第一射频线14缆焊接在第一圆台辐射体112上。

可选的，上述第二支撑组件13可以为中空柱状组件，该第二支撑组件的一端131套设在第一柱状辐射体111的外围，第二支撑组件的另一端132套设在第二柱状辐射体121的外围，通过第二支撑组件13可以固定连接第一高频辐射体11和第二高频辐射体12。

本申请实施例提供的高频辐射阵元，用来产生较高的频带信号，高频辐射阵元包括柱状辐射体与圆台辐射体，圆台辐射体包括第一圆台辐射体和第二圆台辐射体，第一圆台辐射体与第二圆台辐射体具有预设锥度渐变的结构，可以进一步拓展较高频段的带宽。

图3为一个实施例中低频辐射阵元的爆炸图。在上述实施例的基础上，如图3所示，该低频辐射阵元3包括馈电连接的第一低频辐射体31和第二低频辐射体32，第二射频线缆33位于第二低频辐射体32内部，第一射频线缆14穿过第一低频辐射体后31，与第二射频线缆33馈电连接。

可选的，第一低频辐射体31和第二低频辐射体32可以均为柱状结构的辐射体，还可以是均为鹅颈结构的辐射体，本实施例对此并不做限定，只要保证其工作在低频即可。优选的，参见图3所示，第一低频辐射体31可以为柱状辐射体，第二低频辐射体32可以为可折弯的鹅颈结构辐射体，其折弯角度可以是90度，也可以是40度等。当第二低频辐射体32为可折弯的鹅颈结构辐射体时，若上述天线装置安装在背负电台上时，作战人员如果匍匐前进，可以将第二低频辐射体32折弯90度，进行方向的改变，保证天线装置的信号接收能力和发送能力为最佳。当然，若上述天线装置安装在手持电台上时，当作战人员需要越过一些障碍物时，或者需要隐蔽时，可以通过将第二低频辐射体32折弯一定角度，方便前进以及隐藏。

可选的，第一低频辐射体31和第二低频辐射体32可以通过第三支撑组件34实现馈电连接。可选的，该第三支撑组件34为非金属材质的组件，其可以是橡胶材质还可以为塑料材质。具体连接时，可以是从高频辐射阵元穿过来的第一射频线缆14，其可以穿过第一低频辐射体31后，绕设在第三支撑组件34的表面。可选的，该第三支撑组件34可以为柱状组件，还可以是三棱锥结构的支撑组件，本实施例对第三支撑组件34的结构并不做限定。第一射频线缆14绕设在第三支撑组件34的表面，形成的线圈，一方面可以提高共模抑制能力，利用共模抑制降低高频辐射阵元的第一射频线缆14对低频辐射阵元3工作带宽和频率的影响，另一方面，还可以当作低频带宽的匹配电路使用。

优选的，可以参见图3所示，该第三支撑组件34可以包括第一PCB板341和第二PCB板342，第一PCB板341上开设有第一卡槽3411，第二PCB板342上开设有第二卡槽3421，第一卡槽3411和第二卡槽3421垂直卡接；第一射频线缆14穿过第一低频辐射体31后，绕设在第一PCB板341和第二PCB板342卡接后的表面。第一射频线缆14绕设在卡接后的PCB板上形成的线圈，可以保证线圈的绕设半径基本一致，形成电感。

本申请实施例提供的低频辐射阵元，包括第一低频辐射体和第二低频辐射体，用来产生较低频段的信号，第二低频辐射体为可折弯的鹅颈结构，可以改变天线装置为垂直方向，使得天线的辐射效果最佳，而且，第一低频辐射体31和第二低频辐射体之间通过第三支撑组件馈电连接，当第一射频线缆缠绕在第三支撑组件表面，可以消除高频辐射阵元的第一射频线缆对低频辐射阵元的工作带宽和效率的影响。

图4为本申请实施例提供的天线装置的结构示意图，如图4所示，该天线装置100中的至少一个高频辐射阵元1包括第一高频辐射阵元40和第二高频辐射阵元50，该天线装置还包括中空骨架6和设置在第一支撑组件2内部的合路器7；第一高频辐射阵元40通过非金属的第四支撑组件8与第二高频辐射阵元50馈电连接；第一高频辐射阵元的第一射频线缆401依次穿过第四支撑组件8、第二高频辐射阵元50和中空骨架6；第二高频辐射阵元的第一射频线缆402缠绕在中空骨架6的表面，并与第一高频辐射阵元的第一射频线缆401共同接入合路器的输入端71，合路器的输出端为合路高频线缆72。

具体地，综合图4和图5所示，该天线装置100中的一个高频辐射阵元1包括第一高频辐射阵元40和第二高频辐射阵元50，沿着天线装置100的顶端，自上而下的方向，第一高频辐射阵元40的一端靠近天线装置100的顶端设置，第一高频辐射阵元40的另一端与第二高频辐射阵元50的一端相接，且，第一高频辐射阵元40和第二高频辐射阵元50通过非金属的第四支撑组件8连接，继续沿着自上而下的方向，第二高频辐射阵元50的另一端与中空骨架6的一端相接，且，第二高频辐射阵元的第一射频线缆402缠绕在中空骨架6的表面，与中空骨架6馈电连接，第一高频辐射阵元的第一射频线缆401依次穿过第四支撑组件8、第二高频辐射阵元50和中空骨架6，并与设置在第一支撑组件2内部的合路器输入端71连接，且，合路器7为两个输入端，其中一个输入端与穿过中空骨架6的第一高频辐射阵元的第一射频线缆401馈电连接，另一个输入端与缠绕在中空骨架6表面的第二高频辐射阵元的第一射频线缆402馈电连接。

可选的，中空骨架6可以采用陶瓷的，若需要考虑天线装置的重量，也可以采用轻质纤维复合材料以减轻重量，本申请对中空骨架6的材料以及结构不做限定。

可选的，合路器7可以为双频合路器将两个高频辐射阵元的线缆进行合路，当高频辐射阵元有三个高频辐射阵元，可以采用三频合路器。对此，合路器7的类型可以根据高频辐射阵元1的实际情况而定，本申请实施例对此不做限定。

可选的，第四支撑组件8可以为中空柱状组件，也可以为中空棱形组件，可以为橡胶材料，也可以为陶瓷等，本申请实施例对第四支撑组件8的结构与材料不做限定。只要能够实现将第一高频辐射阵元40和第二高频辐射阵元50进行固定连接即可。

本实施例中，高频辐射阵元通过集成第一高频辐射阵元和第二高频辐射阵元，可以提高天线装置的增益。第一高频辐射阵元的第一射频线缆穿过中空骨架，第二高频辐射阵元的第一射频线缆缠绕在中空骨架的表面，一方面，可以消除第一高频辐射阵元的第一射频线缆和第二高频辐射阵元的第一射频线缆之间电缆耦合的影响，另一方面可以控制到达合路器的第一高频辐射阵元的第一射频线缆和第二高频辐射阵元的第一射频线缆为同等长度，从而保证天线的水平方向图达到最正。

可选的，继续参见图4所示，天线装置100还包括设置在第一支撑组件2内部的第二磁棒9，上述从合路器7的输出端输出的合路高频线缆72绕设在第二磁棒9的表面，并从第一支撑组件2远离高频辐射阵元1的一端穿出，进入低频辐射阵元3。

本实施例中，将合路器7的输出端输出的合路高频线缆72，一起缠绕在第二磁棒9的表面形成线圈，可以将合路高频线缆72产生的能量聚集在一起，防止第一低频辐射阵元31的产生的信号耦合到高频辐射阵元1。

可选的，图5为另一个实施例中高频辐射阵元的爆炸图。在上述实施例的基础上，如图5所示，上述第一高频辐射阵元的第一射频线缆401外漏于第二高频辐射阵元的第一高频辐射体501和第二高频辐射阵元的第二高频辐射体502之间的线缆部分，外表面包裹磁性材料10。

具体地，第一高频辐射阵元的第一射频线缆401穿过第二高频辐射阵元的第一高频辐射体501，从第二高频辐射阵元的第一高频辐射体501穿出后进入第二高频辐射阵元的第二高频辐射体502，将外漏于第二高频辐射阵元的第一高频辐射体501和第二高频辐射阵元的第二高频辐射体502之间的线缆部分，外表面包裹磁性材料10。

可选的，可以在第二高频辐射阵元的第一高频辐射体的第一圆台辐射体5011和第二高频辐射阵元的第二高频辐射体的第二圆台辐射体5021上设置开孔，第一高频辐射阵元的第一射频线缆401通过第二高频辐射阵元的第一高频辐射体的第一圆台辐射体5011开孔穿出，从第二高频辐射阵元的第二高频辐射体的第二圆台辐射体5021开孔进入；也可以直接从第二高频辐射阵元的第一高频辐射体的第一圆台辐射体5011的中心位置穿出后，从第二高频辐射阵元的第二高频辐射体的第二圆台辐射体5021的中心位置进入。

可选的，磁性材料10可以采用中空的组件，直接套设在第一高频辐射阵元的第一射频线缆401外表面，也可以采用可变形的材料，直接与第一高频辐射阵元的第一射频线缆401紧密结合，特殊工艺制备的铁氧体材料，耐功率，主要用来隔离第一高频辐射阵元的第一射频线缆401和第二高频辐射阵元的第一射频线缆402。本申请实施例对磁性材料10的形状不做限定。

本实施例中，将外漏于第二高频辐射阵元的第一高频辐射体和第二高频辐射阵元的第二高频辐射体之间的线缆部分，外表面包裹磁性材料，将第一高频辐射阵元的第一线缆与第二高频辐射阵元的第一线缆进行隔离，有效消除电缆耦合的影响。

图6为本申请另一实施例提供的天线装置的外观结构图，结合图4和图6所示，该天线装置100，还包括：天线罩200，低频辐射阵元3的部分辐射体（即低频辐射阵元的第二低频辐射体32）外露于天线罩200，天线装置100的其余部件均位于天线罩200的内部。

具体地，天线罩200将天线装置100的低频辐射阵元3的第二低频辐射体32之外的部分，全部包裹在天线罩200内部。其中，天线罩200包括两部分，沿着天线装置100的顶端，自上而下的方向，第一天线罩2001的顶端设置顶帽，第一天线罩2001的另一端与第二低频辐射体32的一端连接，继续沿着自上而下的方向，第二低频辐射体32的另一端与第二天线罩2002的一端连接，且，第一天线罩2001的另一端与第二低频辐射体32的一端之间的连接部分，第二低频辐射体32的另一端与第二天线罩2002的一端连接部分，都设计密封防水单元，通过防水圈、垫片挤压式密封，第二天线罩2002的另一端与信号输出元件5紧密结合。

可选的，该天线罩200为非金属的天线罩，其可以为透明的天线罩，也可以为非透明的天线罩，另外，可以为玻璃钢材质，也可以为ABS材质，只要其能保证电磁波信号能够穿过天线罩200，不影响辐射效果即可，本申请对天线的材质不做限制。

需要说明的是，该天线装置工作在225-2500MHz。

本实施例中，低频辐射阵元的部分辐射体外露于天线罩，其余部件均位于天线装置的内部，可以起到保护天线装置的作用，保护天线内部辐射体免受外部环境影响，使得天线装置具有较高的机械性能与耐侯性能，延长天线装置的使用寿命，展宽天线的工作带宽，提高天线的辐射效率，使得背负电台不需要频繁手动更换天线，即可满足超短波通信。

本申请实施例还提供了一种通信设备，包括设备本体和上述天线装置，天线装置与设备本体上的射频连接器馈电连接。该天线装置可以通过螺纹连接、的方式与设备本体上的射频连接器馈电连接，本实施例对天线装置与与设备本体上的射频连接器的之间的馈电连接方式并不作限定，只要其能满足天线装置和设备本体上的射频连接器之间能够紧密连接即可。可选地，设备本体可以为背负电台，也可以为跳频电台，或者车载电台等，本申请实施例对设备本体不作限制。基于上述天线装置，本实施例提供的天线装置与设备本体上的射频连接器馈电连接，在一定程度上展宽天线的带宽，提高天线的效率，设备本体不需要配备多种天线或频繁更换天线，就可以实现不同的业务需要，更加符合实际场景的使用。具体地，如图7所示的低频段增益曲线示意图，图8所示的高频段增益曲线示意图，图9所示背负电台驻波比曲线示意图，可以发现，该天线装置在应用于背负电台宽带工作时，可以实现11倍频程，同时也实现了高效率的目标。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种天线装置（100），其特征在于，包括：自上而下设置的至少一个高频辐射阵元（1）、非金属的第一支撑组件（2）、低频辐射阵元（3）、第一磁棒（4）和信号输出元件（5）；所述至少一个高频辐射阵元（1）包括第一高频辐射阵元（40）和第二高频辐射阵元（50），所述天线装置（100）还包括中空骨架（6）和设置在所述第一支撑组件（2）内部的合路器（7）；所述第一高频辐射阵元（40）通过非金属的第四支撑组件（8）与所述第二高频辐射阵元（50）馈电连接；所述第一高频辐射阵元的第一射频线缆（401）依次穿过所述第四支撑组件（8）、所述第二高频辐射阵元（50）和所述中空骨架（6）；所述第二高频辐射阵元的第一射频线缆（402）缠绕在所述中空骨架（6）的表面，并与所述第一高频辐射阵元的第一射频线缆（401）共同接入所述合路器的输入端（71），所述合路器的输出端为合路高频线缆（72）；

每个高频辐射阵元（1）包括互为对阵振子的第一高频辐射体（11）和第二高频辐射体（12），且所述第二高频辐射体的内部设置有宽带同轴阻抗变化器（123）；所述第一高频辐射体（11）和所述第二高频辐射体（12）通过非金属的第二支撑组件（13）连接，所述第一高频辐射体（11）和所述第二高频辐射体（12）相向的一端均为具有预设锥度的圆台辐射体；

所述高频辐射阵元（1）通过所述第一支撑组件（2）与所述低频辐射阵元（3）馈电连接，且所述高频辐射阵元（1）的第一射频线缆（14）穿过所述第一支撑组件（2）和所述低频辐射阵元（3），并与所述低频辐射阵元（3）的第二射频线缆（33）缠绕在所述第一磁棒（4）的表面后，接入所述信号输出元件（5）；所述第二射频线缆（33）与所述第一射频线缆（14）馈电连接。

2.根据权利要求1所述的天线装置（100），其特征在于，所述第一高频辐射体（11）和所述第二高频辐射体（12）均包括柱状辐射体和圆台辐射体，所述第一高频辐射体（11）的第一柱状辐射体（111）靠近所述天线装置（100）的顶端设置，所述第一高频辐射体（11）的第一圆台辐射体（112）与所述第二高频辐射体（12）的第二圆台辐射体（122）相向设置，所述第二高频辐射体（12）的第二柱状辐射体（121）与所述第一支撑组件（2）连接，且所述第二圆台辐射体（122）内部的第一射频线缆（14）与所述第一圆台辐射体（112）馈电连接。

3.根据权利要求2所述的天线装置（100），其特征在于，所述第二支撑组件（13）为中空柱状组件，所述第二支撑组件的一端（131）套设在所述第一柱状辐射体（111）的外围，所述第二支撑组件的另一端（132）套设在所述第二柱状辐射体（121）的外围。

4.根据权利要求2所述的天线装置（100），其特征在于，所述低频辐射阵元（3）包括馈电连接的第一低频辐射体（31）和第二低频辐射体（32），所述第二射频线缆（33）位于所述第二低频辐射体（32）内部，所述第一射频线缆（14）穿过所述第一低频辐射体（31）后，与所述第二射频线缆（33）馈电连接。

5.根据权利要求4所述的天线装置（100），其特征在于，所述低频辐射阵元（3）还包括第三支撑组件（34），所述第一低频辐射体（31）通过所述第三支撑组件（34）与所述第二低频辐射体（32）馈电连接；

所述第一射频线缆（14）穿过所述第一低频辐射体（31）后，绕设在所述第三支撑组件（34）的表面。

6.根据权利要求5所述的天线装置（100），其特征在于，所述第一低频辐射体（31）为柱状辐射体，所述第二低频辐射体（32）为可折弯的鹅颈结构辐射体。

7.根据权利要求5所述的天线装置（100），其特征在于，所述第三支撑组件（34）包括第一PCB板（341）和第二PCB板（342），所述第一PCB板（341）上开设有第一卡槽（3411），所述第二PCB板（342）上开设有第二卡槽（3421），所述第一卡槽（3411）和所述第二卡槽（3421）垂直卡接；

所述第一射频线缆（14）穿过所述第一低频辐射体（31）后，绕设在所述第一PCB板（341）和所述第二PCB板（342）卡接后的表面。

8.根据权利要求1所述的天线装置（100），其特征在于，所述天线装置（100）还包括设置在所述第一支撑组件（2）内部的第二磁棒（9），所述合路高频线缆（72）绕设在所述第二磁棒（9）的表面，并从所述第一支撑组件（2）穿过进入所述低频辐射阵元（3）。

9.根据权利要求1所述的天线装置（100），其特征在于，所述第一高频辐射阵元的第一射频线缆（401）外漏于所述第二高频辐射阵元的所述第一高频辐射体（501）和所述第二高频辐射体（502）之间的线缆部分，外表面包裹磁性材料（10）。

10.根据权利要求1-9任一项所述的天线装置（100），其特征在于，所述天线装置（100）还包括天线罩（200），所述低频辐射阵元（3）的部分辐射体外露于所述天线罩（200），所述天线装置（100）的其余部件均位于所述天线罩（200）的内部。

11.根据权利要求10所述的天线装置（100），其特征在于，所述天线装置（100）工作在225-2500MHz。

12.一种通信设备，其特征在于，包括设备本体和如权利要求1-11任一项所述的天线装置（100），所述天线装置（100）与所述设备本体上的射频连接器馈电连接。

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