CN114583438A - 双锥天线组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电磁兼容性测试的双锥天线组件(10)。双锥天线组件(10)具有天线馈点(12)、第一天线结构(14)和第二天线结构(16)。第一天线结构(14)和第二天线结构(16)从天线馈点(12)朝向相反的方向延伸。双锥天线组件(10)包括至少一个附加电容性结构(24、26)，其被附接到第一天线结构(14)或第二天线结构(16)的距离所述天线馈点(12)的最远点。

Description

双锥天线组件
技术领域
本发明涉及一种用于电磁兼容性(EMC)测试的双锥天线组件。
背景技术
在现有技术中，双锥天线组件一般用于电磁干扰(EMI)测试，诸如抗扰度测试或发射测试。双锥天线组件对应于宽带天线组件，所述宽带天线组件由两个大致为圆锥形的导电性物体组成，其向相反的方向延伸，但经由相向的端几乎彼此接触。因此，双锥天线由于其外形也被称为蝶形天线组件。此外，二维版本的双锥天线组件被称为蝴蝶结形天线组件，其常用于短距离超高频(UHF)电视接收。
通常，双锥天线组件具备偶极状特性，其具有由于特定结构，即大致为圆锥形的导电性物体，所实现的更宽的带宽。
EMC标准要求在20至300MHz之间的频率范围进行测试。为了测试的目的，双锥天线组件被连接到放大器，使其可以适当地覆盖30至300MHz之间的频率范围。然而，现有技术中公知的双锥天线组件在20至30MHz的频率范围下匹配不良，导致较低的场强，这对于测试目的是不利的。因此，由于现有技术中公知的双锥天线组件的不良匹配，必须使用更强大的放大器进行测试，以便在20至30MHz的较低的频率范围内达到所要求的场强。
然而，因为强大的放大器更为昂贵，这增加了用于测试的总成本。
因此，需要一种双锥天线组件，其可以与放大器一起在低频下使用，以便以适当的方式确保EMC测试。
发明内容
本发明提供了一种用于电磁兼容性(EMC)测试的双锥天线组件。双锥天线组件具有天线馈点、第一天线结构和第二天线结构。第一天线结构和第二天线结构从天线馈点朝向相反的方向延伸。双锥天线组件包括至少一个附加电容性结构，其被附接到第一天线结构或第二天线结构的距离天线馈点的最远点。
本发明基于以下发现，由于与相应的天线结构所附接的附加电容性结构，双锥天线组件与现有技术中公知的双锥天线组件相比，具有改进的匹配。通常，附加电容性结构在附加电容性结构与相应的天线结构附接的点(即，相应的天线结构的最远点)处导致附加的电容。实际上，附加电容性结构在相应的天线结构的最远点处增加了有源表面。
由于更优良的匹配，简单的放大器可以与双锥天线组件一起使用，以便在低频下提供期望的场强，特别是在20至30MHz的频率范围内。特别地，所实现的场强由3dB提高至6dB。
因此，在使用根据本发明的双锥天线组件连同简单的放大器的同时，可以进行EMC测试，其中，简单的放大器与先前所使用的相比可以具有更低的输出功率，特别是当在20至30MHz的频率范围内测试时。这是可能的，由于通过位于相应的天线结构的最远点处的附加电容性结构所实现的双锥天线组件的改进的匹配。
距离天线馈点的最远点可以对应于具有到天线馈点的距离最大的相应的天线结构的点。根据实施例，相应的天线结构的最远点位于相应的天线结构的中心轴上。
通常，天线结构是导电性的。
此外，至少一个附加电容性结构还可以以导电性的方式建立，其中附加电容性结构向整个双锥天线组件提供附加的电容。
通常，至少一个附加电容性结构相对于双锥天线组件的部件(例如，天线结构中的一些)的固有电容(电容量)是附加的。因此，至少一个附加电容性结构向双锥天线组件提供额外的电容(电容量)。
根据一方面，第一天线结构和第二天线结构分别具有基本为圆锥形的几何形状。特别地，第一天线结构和第二天线结构分别具有第一锥形部分和第二锥形部分，其经由它们的宽端彼此相连接。相应的天线结构确保整个双锥天线组件具有其双锥的形状，特别是由于第一和第二锥形部分，天线结构中的每个本身是呈双锥的。
双锥天线组件可以是可折叠的，特别是第一和/或第二天线结构。为了该功能性，因此相应的天线结构的相应的双锥部分可以被折叠。所以，整个双锥天线组件可以被折叠，以便获得用于运输的紧凑的尺寸。
另一方面提供了，附加电容性结构具有到相应的天线结构的最远点的电流连接。因此，附加电容性结构以导电性的方式与相应的天线结构相连接。
此外，附加电容性结构可以具有三维的几何形状。因此，附加电容性结构不同于可以终止相应的天线结构的圆盘，或者更确切地说平板。圆盘，或者更确切地说平板可以连接相应的天线结构的多个辐射导体，从而建立相应的天线结构。然而，附加电容性结构可以以电流的方式被附接到圆盘，或者更确切地说平板，因为圆盘，或者更确切地说平板可以与相应的天线结构的最远点相关联。
根据实施例，附加电容性结构具有椭球的形状。椭球形状确保了附加电容性结构具有对双锥天线组件的电磁效应，特别是对附加电容性结构所附接到的相应的天线结构。通常，椭球具有三条两两垂直的对称轴，其在对称中心处相交，对称中心被称为椭球的中心。椭球的中心可以位于附加电容性结构所连接到的相应的天线结构的中心轴上。相应的天线结构的中心轴还可以导向穿过天线馈点的中心。
另一方面提供了，附加电容性结构具有基本为球形的形状。因此，附加电容性结构涉及具有微小偏差的球体，例如，面向相应的天线结构的在一侧处的微小偏差，以便改进附加电容性结构与相应的天线结构之间的连接。例如，附加电容性结构可以通过用于将附加电容性结构连接到相应的天线结构的平点来偏离完美球形的形状。
然而，附加电容性结构还可以具有完美球形的形状。在该实施例中，附加电容性结构可以经由耦合元件(特别是导电性耦合元件)，或者更确切地说经由粘合剂层(特别是导电性粘合剂)被连接到相应的天线结构。耦合元件可以涉及作为相应的天线结构中的一部分的圆盘，或者更确切地说平板。耦合元件可以具有用于附加电容性结构的插座，特别地其中，插座具有用于容纳附加电容性结构的局部球形接收表面。粘合剂的膜可以被提供在接收表面上，使得附加电容性结构被粘附到插座。粘合剂层可以具有特定的厚度。通常，在附加电容性结构与附加电容性结构所附接的相应的天线结构之间确保正确的机械连接。
根据另一方面，双锥天线组件包括第一附加电容性结构和第二附加电容性结构。第一附加电容性结构被附接到第一天线结构的距离天线馈点的最远点。第二附加电容性结构被附接到第二天线结构的距离天线馈点的最远点。因此，提供了位于双锥天线组件，特别是相应的天线结构的最远端处的两个附加电容性结构。附加电容性结构可以以类似的方式成形和/或配置，使得双锥天线组件关于其电容性能以对称的方式适配。通常，天线结构分别可以具有相应的中心轴，其中它们的中心轴彼此相重合。相应的附加电容性结构分别可以具有位于中心轴上的中心点，所述中心轴也导向穿过天线馈点的中心点。此外，相应的天线结构的最远点还可以位于其相应的中心轴上。
特别地，双锥天线组件对称地成形，其中天线馈点位于对称中心。整个双锥天线组件具有对称的几何形状。双锥天线组件的对称性可以由附加电容性结构建立，附加电容性结构位于附加电容性结构所附接到的相应的天线结构的最远点处。
另一方面提供了，至少一个附加电容性结构提供双锥天线组件的改进的匹配特性。由附加电容性结构所提供的附加电容适配双锥天线组件的匹配特性。因此，双锥天线组件可以与放大器相连接，所述放大器与现有技术中所使用的那些相比可以在更低的输出功率下操作，以便在低频下(即，在20MHz至30MHz的频率范围内)实现期望的场强。
此外，天线结构在其面向天线馈点的端处几乎彼此接触。换言之，因为附加电容性结构被附接到相应的天线结构的距离天线馈点的最远点，天线结构在未被分配给附加电容性结构的那些端处几乎彼此接触。面向彼此的天线结构端对应于位于接近天线馈点的端。
根据特定实施例，第一天线结构和/或第二天线结构由多个辐射导体建立。特别地，若干辐射导体在背向天线馈点的端(即最远点)处彼此互连。通过使用若干辐射导体可以确保整个双锥天线组件的轻重量和紧凑设计，特别是在辐射导体由杆来建立的情况下。然而，若干辐射导体还可以由平板来建立。
此外，由于相对于彼此可以折叠的若干辐射导体，整个天线组件可以以可折叠的方式来建立，以便建立双锥天线组件的紧凑运输状态。
相应的天线结构的多个辐射导体可以相对于彼此定向，使得相应的天线结构具有基本为(双)锥形的几何形状。因此，若干辐射导体可以以非平行的方式从天线馈线点朝向其自由端导向。实际上，若干辐射导体可以相对于彼此倾斜，特别是以相同的方式向相应的天线结构的中心轴倾斜，从而建立相应的天线结构的圆锥形形状，特别是相应的锥形部分。
另一方面提供了，相应的天线结构具有端面，在端面处，提供了相应的天线结构的距离天线馈点的最远点。附加电容性结构在端面处被附接到最远点。特别地，连接构件位于端面内，其连接相应结构的若干单独的辐射导体，即以导电性的方式。因此，连接构件是相应的天线结构中的一部分。
相应的天线结构的端面可以包含天线结构的最远部分。
例如，端面还包含连接构件，经由连接构件，若干单独的辐射导体以导电性的方式彼此相连接，其共同建立了相应的天线结构。连接构件可以对应于若干单独的辐射导体所电连接到的平板或圆盘。
连接构件还可以用于以电流的方式与附加电容性结构相连接，因为例如平板或圆盘的连接构件提供了用于附加电容性结构的连接接口。
因此，附加电容性结构可以在背向天线馈点的方向上远离端面延伸。附加电容性结构可以以电流的方式被附接到位于相应的天线结构的端面内的连接构件。因此，三维的附加电容性结构在背向天线馈点的方向上远离相应的端面延伸。
换言之，相应的附加电容性结构对应于双锥天线组件的最远端，因为其被连接到相应的天线结构的端面，即相应的天线组件的最远点。同时地，相应的附加电容性结构在背向所位于双锥天线组件的中心(特别是对称中心)的天线馈点的方向上，远离相应的天线结构的端面延伸。
通常，例如借助于导电性的连接构件，诸如螺钉，或者更确切地说导电性粘合剂，附加电容性结构被附接到连接构件。
附图说明
通过结合附图参考下面的详细描述，要求保护的主题的其它方面以及优点将变得更容易领会，同样也将更好地理解。在附图中，
图1示意性地示出了根据本发明的第一实施例的双锥天线组件，以及
图2示出了根据本发明的第二实施例的双锥天线组件。
具体实施方式
结合附图，其中相同的标号指代相同的元件，以下所阐述的详细描述旨在描述公开的主题的各个实施例，并且不旨在仅代表实施例。本公开中所描述的每个实施例仅被提供作为示例或说明，并且不应当被解释为优选或优于其它实施例。本文中所提供的说明性示例不旨在穷举性的，或将所要求保护的主题限于所公开的精确形式。
为了本公开的目的，例如，短语“A、B和C中的至少一个”意味着(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)，其在列出三个以上的元素时包括所有其它可能的排列。换言之，“A和B中的至少一个”通常意味着“A和/或B”，即单独的“A”、单独的“B”或“A和B”。
在图1中，示出了双锥天线组件10，包括位于双锥天线组件10的中心的天线馈点12。
双锥天线组件10还包括第一天线组件14以及第二天线组件16，其两者都从天线馈点12在相反的方向上延伸，但在其面向天线馈点12的端处几乎彼此接触。
天线结构14、16分别包括基本为(双)锥形的几何形状，其中相应的天线结构14、16具有第一锥形部分18以及第二锥形部分20。因为锥形部分18、20的相应的圆锥在相反的方向上定向，所以相应的锥形部分18、20在它们的宽端处彼此相连接。
如图1所示，相应的天线结构14、16由若干辐射导体22建立，辐射导体22是由导电性杆，或者更确切地说导电性条组成。辐射导体22相对于彼此并且相对于整个双锥天线组件10的中心轴A定向，使得相应的天线结构14、16分别具有(双)锥形的几何形状。实际上，整个双锥天线组件10的中心轴A与相应的天线结构14、16的中心轴A’、A”相重合。
若干辐射导体22可以被配置为使得双锥天线组件10可以被折叠以便提供紧凑的运输状态。因此，若干辐射导体22可以相对于中心元件23移动，中心元件23沿着相应的天线结构14、16的中心轴A’、A”导向。
当折叠相应的天线结构14、16时，与第二锥形部分18相关联的辐射导体22可以朝向馈点12向内移动，其中与第一锥形部分16相关联的辐射导体22朝向中心元件23移动，从而确保双锥天线组件10的紧凑状态。
另外，双锥天线组件包括第一附加电容性结构24以及第二附加电容性结构26。相应的附加电容性结构24、26分别被附接到相应的附加电容性结构24、26所附接到的相应的天线组件14、18的最远点28、30。
换言之，第一附加电容性结构24在第一天线结构14的距离天线馈点12的最远点28处被附接到第一天线结构14。第二天线结构被附接到第二天线结构18的距离天线馈点12的最远点30。
相应的附加电容性结构24、26经由电流连接被连接到相应的天线结构14、16。
如图1所示，附加电容性结构24、26通常具有三维的几何形状，即完美球形的形状。
因为附加电容性结构24、26两者都以类似的方式建立，所以整个双锥天线组件10对称地成形，特别地是其中，天线馈点12位于双锥天线组件10的对称中心C。因此，天线馈点12也位于中心轴A上。
由于在相应的天线结构14、16的最远点28、30处所提供的附加电容，附加电容性结构24、26提供了双锥天线组件10的改进的匹配特性。
此外，相应的天线结构14、16分别具有相应的天线结构14、16的单独的辐射导体22所连接到的连接构件32。连接构件32可以由圆盘，或者更确切地说平板建立，其在折叠双锥天线组件10时可以相对于中心元件23移动。
实际上，连接构件32以导电性的方式被连接到若干单独的辐射导体22，从而建立了相应的天线结构14、16。换言之，第一天线结构14和/或第二天线结构16分别包括若干单独的辐射导体22，以及单独的辐射导体22所电连接到的连接构件32。
连接构件32位于相应的天线结构14、16的端面34处，在端面34处，也提供了相应的天线结构14、16的最远点28、30。
在所示的实施例中，最远点28、30也位于相应的天线结构14、16的端面34处。
因此，例如借助于螺钉，或者更确切地说导电性粘合剂，附加电容性结构24、26被附接到连接构件32。
螺钉允许拆卸附加电容性结构24、26，从而支持双锥天线组件10的折叠。
在图2中，示出了双锥天线组件10的可替选实施例，其与图1所示的实施例的区别在于，仅提供了单个附加电容性结构24，使得整个双锥天线组件10并不对称地成形。
然而，附加电容性结构24被附接到第一天线结构14的最远点28，即以与相对于图1所示的实施例的上述类似的方式。
另外，附加电容性结构24的形状区别于图1所示的附加电容性结构24、26的完美球形的形状，如图2所示的附加电容性结构24对应于椭球。实际上，附加电容性结构24仅具有基本为球形的形状。
通常，附加电容性结构24、26可以具有面向连接构件32的平点，使得附加电容性结构24、26可以被轻易地连接到相应的连接构件32，即经由平点，导致与完美球形形状的偏差。
通常，附加电容性结构24、26在天线结构14、16的最远点处提供附加电容，从而改进整个双锥天线组件10的匹配特性。因此，双锥天线组件10可以采用简单的放大器操作，同时确保在低频下要求的场强，即在20至30MHz的频率范围内。

Claims (15)

1.一种用于电磁兼容性测试的双锥天线组件，其中，所述双锥天线组件(10)具有天线馈点(12)、第一天线结构(14)和第二天线结构(16)，其中，所述第一天线结构(14)和所述第二天线结构(16)从所述天线馈点(12)朝向相反的方向延伸，其特征在于，所述双锥天线组件(10)包括至少一个附加电容性结构(24、26)，其被附接到所述第一天线结构(14)或所述第二天线结构(16)的距离所述天线馈点(12)的最远点(28、30)。
2.根据权利要求1所述的双锥天线组件，其中，所述第一天线结构(14)和所述第二天线结构(16)分别具有基本为圆锥形的几何形状，特别地其中，所述第一天线结构(14)和所述第二天线结构(16)分别具有第一锥形部分(18)和第二锥形部分(20)，所述第一锥形部分(18)和所述第二锥形部分(20)经由它们的宽端彼此相连接。
3.根据权利要求1或2中所述的双锥天线组件，其中，所述附加电容性结构(24、26)具有到相应的天线结构(14、16)的最远点(28、30)的电流连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的双锥天线组件，其中，所述附加电容性结构(24、26)具有三维的几何形状。
5.根据前述权利要求中任一项所述的双锥天线组件，其中，所述附加电容性结构(24、26)具有椭球的形状。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的双锥天线组件，其中，所述附加电容性结构(24、26)具有基本为球形的形状。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的双锥天线组件，其中，所述附加电容性结构(24、26)具有完美球形的形状。
8.根据前述权利要求中任一项所述的双锥天线组件，其中，所述双锥天线组件(10)包括第一附加电容性结构(24)和第二附加电容性结构(26)，其中，所述第一附加电容性结构(24)被附接到所述第一天线结构(14)的距离所述天线馈点(12)的最远点(28)，并且其中，所述第二附加电容性结构(26)被附接到所述第二天线结构(16)的距离所述天线馈点(12)的最远点(30)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的双锥天线组件，其中所述双锥天线组件(10)对称地成形，并且其中所述天线馈点(12)位于对称中心(C)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的双锥天线组件，其中，所述至少一个附加电容性结构(24、26)被配置为提供所述双锥天线组件的改进的匹配特性。
11.根据前述权利要求中任一项所述的双锥天线组件，其中，所述天线结构(14、16)在其面向所述天线馈点(12)的端处几乎彼此接触。
12.根据前述权利要求中任一项所述的双锥天线组件，其中，所述第一天线结构(14)和/或所述第二天线结构(16)由若干辐射导体(22)建立，特别地其中，所述若干辐射导体(22)在背向所述天线馈点(12)的端处彼此互连。
13.根据权利要求12所述的双锥天线组件，其中，所述相应的天线结构(14、16)的若干辐射导体(22)相对于彼此来定向，使得所述相应的天线结构(14、16)具有基本为圆锥形的几何形状。
14.根据前述权利要求中任一项所述的双锥天线组件，其中，所述相应的天线结构(14、16)具有端面(34)，在所述端面(34)处，提供所述相应的天线结构(14、16)的距离所述天线馈点(12)的最远点(28、30)，并且其中，所述附加电容性结构(24、26)在所述端面(34)处被附接到所述最远点(28、30)，特别地其中，连接构件(32)位于所述端面(34)内，其连接所述相应的结构(14、16)的若干单独的辐射导体(22)。
15.根据权利要求14所述的双锥天线组件，其中，所述附加电容性结构(24、26)在背向所述天线馈点(12)的方向上远离所述端面(34)延伸。
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