CN201820872U

CN201820872U - C波段宽带小型化全向天线

Info

Publication number: CN201820872U
Application number: CN2010205384927U
Authority: CN
Inventors: 钟玲玲; 李永翔; 李鹏
Original assignee: No 8357 Research Institute of Third Academy of CASIC
Current assignee: No 8357 Research Institute of Third Academy of CASIC
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2020-09-21

Abstract

本实用新型属于天线，具体涉及一种C波段宽带小型化全向天线。它包括金属圆盘、金属单极子、介质垫片、方形金属地板以及同轴连接器共同构成，其中金属圆盘、金属单极子、介质垫片、方形金属地板由上到下依次布置，同轴连接器由下向上依次穿过方形金属地板、介质垫片和金属单极子，最终嵌入金属单极子内部。本实用新型的效果是：天线加工制作容易且成本低，不到1万元；天线的总体高度为常见天线的50％，有效缩小了天线的体积。

Description

C波段宽带小型化全向天线

技术领域

本实用新型属于天线，具体涉及一种C波段宽带小型化全向天线。

背景技术

微波全向天线较多地应用于一点多址通信中，广泛地应用于军事、航天、遥控、遥测领域。在较低的频段中，微波全向天线主要有螺旋天线、交叉馈电式天线、波导缝隙天线；而随着现代通信技术的发展，通信频率向更高的波段发展已是必然趋势，在C波段(3.95～5.85GHz)或更高的频段，波长很短，以上提到的天线由于结构复杂，导致加工费用高，少则几万多则几十万；调试困难，需经多次加工，反复调试；并且馈电结构也难于设计，使得天线的带宽较窄；同时这些类型的天线高度均超过半波长或者四分之一波长，天线高度太大导致其占用的体积空间较大，并且天线RCS(雷达散射截面)也较大，对各类载体平台的电磁隐身特性也带来较大的影响。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术缺陷，提供一种成本低，调试简单的C波段宽带小型化全向天线。

本实用新型是这样实现的：一种宽带小型化全向垂直极化天线，其特征在于，包括金属圆盘、金属单极子、介质垫片、方形金属地板以及同轴连接器共同构成，其中金属圆盘、金属单极子、介质垫片、方形金属地板由上到下依次布置，同轴连接器由下向上依次穿过方形金属地板、介质垫片和金属单极子，最终嵌入金属单极子内部，金属圆盘、金属单极子紧密电连接，加工为一个整体，金属单极子中部有一个内径与同轴连接器的同轴内芯螺纹部分外径相同的螺纹孔，介质垫片为一个类似“瓶盖”的带有顶盖的圆柱型腔体结构，在顶盖中间开有一个内径与同轴连接器内芯螺纹部分外径相同的通孔，同轴内芯螺纹部分通过该通孔穿过，介质垫片的圆柱型腔体内径与同轴连接器的同轴外导体外径相同，使得同轴连接器刚好深入介质垫片圆柱型的腔体内部，方形金属地板中间有一个内径与同轴外导体外径相同的通孔使得同轴外导体通过，

同轴连接器由同轴外导体、同轴介质、同轴内芯及同轴法兰组成，以及伸出的同轴内芯螺纹部分，同轴内芯螺纹部分直接穿过介质垫片上的通孔与金属单极子中部的螺纹孔旋拧在一起，从而使得整个天线成为一个整体。

如上所述的一种宽带小型化全向垂直极化天线，其中，介质垫片的材料为聚四氟乙烯。

如上所述的一种宽带小型化全向垂直极化天线，其中，所述的同轴连接器为陕西华达科技有限公司生产的N型同轴连接器N-50KF-C。

如上所述的一种宽带小型化全向垂直极化天线，其中，所述的方形金属地板为圆形地板。

本实用新型的效果是：整个天线辐射体仅由金属铝及聚四氟乙烯介质构成，加工制作容易且成本低，不到1万元；天线的总体高度为八分之一波长左右，仅为常见天线的50％，有效缩小了天线的体积，实现了天线的小型化；该天线匹配容易带宽较宽，可直接用50Ω同轴线馈电，可以满足C波段内全频段的通信需求；全天线为旋拧式结构，没有任何焊点或其它粘连装置，使得天线的一致性良好，便于天线的批量生产；天线的辐射场在水平面360度范围内分布均匀，可以实现良好的全向特性。

附图说明

图1是本实用新型宽带小型化全向天线的侧面剖面结构示意图，

图2是本实用新型天线的俯视结构示意图，

图3是本实用新型天线的仰视结构示意图，

图4是本实用新型天线的侧视结构示意图，

图5是本实用新型天线的立体结构示意图；

图6是本实用新型天线的驻波比与频率的关系，

图7是本实用新型天线的水平面方向图，

图8是本实用新型天线当地板为圆形时的结构示意图，

图9是本实用新型天线作为八木天线有源振子结构示意图。

图中：1.金属圆盘、2.金属单极子、3.介质垫片、4.方形金属地板、5.同轴连接器、5a.同轴外导体、5b.同轴介质、5c.同轴内芯、5d.同轴法兰、5e.同轴内芯螺纹部分、6.A螺纹孔、7.B螺纹孔、8.C螺纹孔、9.D螺纹孔、10.E螺纹孔、11.F螺纹孔、12.G螺纹孔、13.H螺纹孔、14.A通孔、15.B通孔、16.C通孔、17.D通孔、18.圆形金属地板、19.反射金属棍、20.引向金属棍。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1～图5所示，本实用新型是一种宽带小型化全向垂直极化天线，由金属圆盘1、金属单极子2、介质垫片3、方形金属地板4以及同轴连接器5共同构成，其中金属圆盘1、金属单极子2、介质垫片3、方形金属地板4由上到下依次布置，同轴连接器5由下向上依次穿过方形金属地板4、介质垫片3和金属单极子2，最终嵌入金属单极子2内部。金属圆盘1、金属单极子2紧密电连接，加工为一个整体，例如将金属单极子2焊接在金属圆盘1的一个表面上。金属单极子2中部有一个内径与同轴连接器5的同轴内芯螺纹部分5e外径相同的螺纹孔，此处所述的金属是指铝。介质垫片3为一个类似“瓶盖”的带有顶盖的圆柱型腔体结构，在顶盖中间开有一个内径与同轴连接器内芯螺纹部分5e外径相同的通孔，同轴内芯螺纹部分5.e通过该通孔穿过。介质垫片3的圆柱型腔体内径与同轴连接器5的同轴外导体5a外径相同，使得同轴连接器5刚好深入介质垫片3圆柱型的腔体内部。介质垫片3的材料为聚四氟乙烯。方形金属地板4中间有一个内径与同轴外导体5a外径相同的通孔使得同轴外导体5a通过，金属地板4上有螺纹孔6～13，其中的四个螺纹孔紧贴同轴连接器5；另外四个螺纹孔均匀布置在金属地板4的四个角上。此处所述的金属是指铝。同轴连接器5为市售产品，选用的是陕西华达科技有限公司生产的N型同轴连接器N-50KF-C，它本身由同轴外导体5a、同轴介质5b、同轴内芯5c及同轴法兰5d组成，其特殊之处在于伸出的内芯有螺纹部分5e，它可以直接穿过介质垫片3上的通孔与金属单极子2中部的螺纹孔旋拧在一起，从而使得整个天线成为一个整体；同轴法兰5d上有A通孔14、B通孔15、C通孔16、D通孔17，方形金属地板4上有A螺纹孔6、B螺纹孔7、C螺纹孔8、D螺纹孔9，可用螺钉将连接器法兰5d与地板4固定在一起；金属地板4上的其余四个螺纹孔E螺纹孔10、F螺纹孔11、G螺纹孔12、H螺纹孔13用于实现天线本身与载体的固连。

在本实用新型中，天线金属圆盘1及金属单极子2是起辐射作用的最主要部件，用于向空间辐射电磁波，当发射信号时，同轴连接器5通过连接的同轴电缆输入外接发射机的发射信号，同轴接头输出的能量激起天线金属圆盘1及金属单极子2上的表面电流，从而产生辐射；由于所采用的金属单极子2直径较大，使得天线可以发射较宽带宽范围内的垂直极化电磁波；由于在金属单极子2顶端接入了金属圆盘1，这使得天线顶端的电流不为零，从而减小了天线的高度，有效的实现了天线的小型化；由于介质垫片3为腔体结构，分隔开天线中作为辐射结构的金属圆盘1、金属单极子2与金属地板4，使得同轴电缆能够有效的激励天线电流；金属圆盘1、金属单极子2及介质垫片3在结构上均成中心轴对称分布，可以使得天线在水平面360度范围内辐射场均匀分布。

本实用新型天线的工作频段为整个C波段(3.95～5.85GHz)，相对带宽约为39％，天线本身尺寸为23mm×23mm×9.5mm(金属圆盘1直径23mm，金属圆盘1与金属地板4最大距离9.5mm)，其高度9.5mm仅为最低工作频率3.95GHz所对应波长的1/8。

图6是本实用新型天线的驻波比VSWR与频率的关系。驻波比是天线的一个重要性能参数，它反映了被测天线的阻抗特性，也决定了天线的阻抗带宽。参见图6所示，在3.95～5.85GHz的宽频范围内，天线的驻波比均小于2，这说明在该频段内天线可以良好的与50Ω同轴电缆匹配，从而保证天线具有较宽的阻抗带宽。

图7是本实用新型天线的水平面辐射方向图。方向图是表征天线辐射特性与空间角度关系的图形。参见图7所示，天线在水平面360度的范围内辐射场均匀全向分布，不圆度小于2dB；当频率在3.95GHz～5.85GHz范围内波动时，水平面方向图几乎保持不变。

本实用新型设计的天线结构可采用方形金属地板4，且尺寸可根据应用需求适当调整；同时，也可根据实际需求采用圆形地板18，参见图8，地板形状改变，基本不会影响天线性能。此外，本天线应用场合灵活，它可单独作天线用，也可用作反射面天线的馈源或者阵列的单元，尤其适用于作八木天线的有源振子，参见图9，该天线本身前后适当位置加入引向金属(铝)棍20和反射金属(铝)棍19即可以有效缩小八木天线的总体高度。

Claims

1.一种宽带小型化全向垂直极化天线，其特征在于，包括金属圆盘(1)、金属单极子(2)、介质垫片(3)、方形金属地板(4)以及同轴连接器(5)共同构成，其中金属圆盘(1)、金属单极子(2)、介质垫片(3)、方形金属地板(4)由上到下依次布置，同轴连接器(5)由下向上依次穿过方形金属地板(4)、介质垫片(3)和金属单极子(2)，最终嵌入金属单极子(2)内部，金属圆盘(1)、金属单极子(2)紧密电连接，加工为一个整体，金属单极子(2)中部有一个内径与同轴连接器(5)的同轴内芯螺纹部分(5e)外径相同的螺纹孔，介质垫片(3)为一个类似“瓶盖”的带有顶盖的圆柱型腔体结构，在顶盖中间开有一个内径与同轴连接器内芯螺纹部分(5e)外径相同的通孔，同轴内芯螺纹部分(5e)通过该通孔穿过，介质垫片(3)的圆柱型腔体内径与同轴连接器(5)的同轴外导体(5a)外径相同，使得同轴连接器(5)刚好深入介质垫片(3)圆柱型的腔体内部，方形金属地板(4)中间有一个内径与同轴外导体(5a)外径相同的通孔使得同轴外导体(5a)通过，

同轴连接器(5)由同轴外导体(5a)、同轴介质(5b)、同轴内芯(5c)及同轴法兰(5d)组成，以及伸出的同轴内芯螺纹部分(5e)，同轴内芯螺纹部分(5e)直接穿过介质垫片(3)上的通孔与金属单极子(2)中部的螺纹孔旋拧在一起，从而使得整个天线成为一个整体。

2.如权利要求1所述的一种宽带小型化全向垂直极化天线，其特征在于：介质垫片(3)的材料为聚四氟乙烯。

3.如权利要求2所述的一种宽带小型化全向垂直极化天线，其特征在于：所述的同轴连接器(5)为陕西华达科技有限公司生产的N型同轴连接器N-50KF-C。

4.如权利要求3所述的一种宽带小型化全向垂直极化天线，其特征在于：所述的方形金属地板(4)为圆形地板(18)。