CN204144416U - 一种收发一体式高频地波雷达天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种收发一体式高频地波雷达天线，包括基座、地网、馈电盒、发射天线杆、接收天线体和接闪器。接收天线体包括壳体、单极子螺旋天线、竖直的若干组闭合天线和若干块调谐匹配板和若干块放大电路板，馈电盒的一端设置有能够防水的信号插接头。采用上述结构后，能将高频地波雷达发射天线和便携式接收天线整合为一体，结构紧凑，占地面积小，架设与维护更加方便，使得雷达站尤其是海边的站点选址就更容易，为建设移动雷达站提供了更为方便的途径，也节约了雷达的设计成本，为高频地波雷达广泛推广应用起到了极大的推动作用。另外顶部接闪器的加入，使得设备的防雷安全性能大大提高。

Description

一种收发一体式高频地波雷达天线

技术领域

本实用新型涉及一种收发天线，特别是一种收发一体式高频地波雷达天线。

背景技术

用于探测海洋表面流、海浪和风场的高频地波雷达，往往采用相控阵天线实现雷达波束方位扫描。为了增大探测距离，这种雷达一般采用几兆赫兹到十几兆赫兹的较低工作频率，天线阵长一般达到几百米甚至几千米，这种庞大相控阵的雷达天线造价高，占地面积大，而在海边很难找到可提供建造这种雷达站的合适地带，从而限制了这种雷达的广泛应用。因此，如何简化高频地波雷达天线结构，减小天线尺度一直是人们广泛关心的技术难题。

而后，单极子交叉环便携式接收天线的研发成功，使得高频地波雷达对站点的选址要求不是那么苛刻，但至少还需要一根单极子天线作为发射天线，其收、发天线间距约为20到40米。现如今，应用在高频地波雷达上的收发共用天线也已研制出来，其主要技术方案是在单极子交叉环便携式接收天线的基础上进行优化和整合，将其中的单极子作为收发共用天线，采用内置的收发开关来控制切换。武汉大学在此基础上提出了用偶极子天线代替单极子天线，以去除单极子天线所必须的水平对地振子来简化结构。湖北中南鹏力公司则是用加载中馈天线取代单极子天线以作为收发共用天线。

而本实用新型的一种收发一体式高频地波雷达天线就是将高频地波雷达发射天线和便携式接收天线整合为一体，不同于现有的收发共用一体化天线的技术方案，舍弃了现有的采用由内置收发开关来控制切换的收发共用天线的技术结构形式，并增加了引雷保护装置。相对于传统天线阵列式高频地波雷达的造价高、占地面积大，雷达站不易选址以致高频地波雷达推广困难的问题都得到较好的解决。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种造价低、占地面积小、发射天线和便携式接收天线形成一体的收发一体式高频地波雷达天线。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

    一种收发一体式高频地波雷达天线，包括基座、设置于基座四周的地网、设置于基座顶部的馈电盒、设置于馈电盒顶部且带有中空容腔的发射天线杆和设置于发射天线杆顶部的接收天线体，接收天线体包括壳体、设置于壳体内部中心的单极子螺旋天线、设置于单极子螺旋天线四周且竖直的若干组闭合天线和将单极子螺旋天线及若干组闭合天线进行连接的若干块调谐匹配板和若干块放大电路板，馈电盒的一端设置有若干个能够防水的信号插接头。

    所述闭合天线有三组，所述放大电路板有四块；每组闭合天线包括对称设置在单极子螺旋天线两侧的两个线圈；每组闭合天线中两个线圈的一端与调谐匹配板连接，每组闭合天线中两个线圈的的另一端与相应的一块放大电路板相连接，每组闭合天线形成一路接收信号线；三组闭合天线共形成三路接收信号线；单极子螺旋天线的一端与调谐匹配板连接，单极子螺旋天线的另一端与空余的一块放大电路板相连接，形成第四路接收信号线；四路接收信号线能从发射天线杆的中空容腔内穿过并与发射天线杆的发射信号线一起与馈电盒相连接。

    所述接收天线体的顶部设置有接闪器，所述馈电盒内设置有若干个避雷滤波器。

    所述避雷滤波器有五个，所述信号插接头有五个；五个避雷滤波器的一端分别与四路接收信号线及一路信号发射线相连接，五个避雷滤波器的另一端各连接一个信号插接头。

    所述接闪器为提前放电接闪器，接闪器的材料为304L不锈钢材料。

    所述基座、馈电盒、发射天线杆、接收天线体和接闪器五者相互之间的连接处均设置有绝缘块。

    所述发射天线杆的高度计算公式为：h=kλ/4；式中，h为发射天线杆高度；k为缩短系数，其取值范围为0.9-0.96；λ为高频地波雷达工作频率所对应的波长。

    所述接收天线体的壳体为采用玻璃钢材料制成的中空圆弧体。

    所述发射天线杆的材料为合金铝管。

    所述地网为若干根以基座为中心呈辐射状设置的塑皮多段导线。 

    本实用新型采用上述结构后，能将高频地波雷达发射天线和便携式接收天线整合为一体，结构紧凑，占地面积小，架设与维护更加方便，使得雷达站尤其是海边的站点选址就更容易，为建设移动雷达站提供了更为方便的途径，也节约了雷达的设计成本，为高频地波雷达广泛推广应用起到了极大的推动作用。且架设不需使用三方拉绳，更加满足用户要求。另外，接收天线体为采用玻璃钢材料制成的中空圆弧体，故强度高，轻巧美观，抗风性能好，防盐雾、防腐蚀，使用寿命长。进一步，顶部接闪器的加入，使得设备的防雷安全性能大大提高。

附图说明

图1是本实用新型一种收发一体式高频地波雷达天线的结构示意图；

图2显示了图1中接收天线体的内部结构示意图；

图3显示了图2中接收天线体内部四路接收信号线的连接框图。

其中有：10.地网；20.馈电盒；21.避雷滤波器；22.信号插接头；30.发射天线杆；40.接收天线体；41.闭合天线；411.线圈a；412.线圈d；413.线圈b；414.线圈e；415.线圈c；416.线圈f；42.单极子螺旋天线；43.调谐匹配板；431.第一调谐匹配板；432.第二调谐匹配板；44.放大电路板；441.第一放大电路板；442.第二放大电路板；443.第三放大电路板；444.第四放大电路板；45.壳体；50.接闪器；60.绝缘块；70.基座。

另外，图1及实施例中：h为发射天线杆高度；k为缩短系数，其取值范围为0.9-0.96；λ为高频地波雷达工作频率所对应的波长。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，一种收发一体式高频地波雷达天线，包括基座70、地网10、馈电盒20、发射天线杆30、接收天线体40和接闪器50。

上述地网10，设置在基座70的四周，优选为八根以基座70为中心呈辐射状设置的塑皮多段导线，每根塑皮多段导线均与基座70有效连接并平铺在地表面上。作为替换，塑皮多段导线的数量也可为两根、四根或其它数量，均在本申请的保护范围之内。

上述馈电盒20设置在基座70的顶部，馈电盒20与基座70的连接处设置有绝缘块60，使得馈电盒20与基座70相互绝缘。馈电盒20内设置有若干个避雷滤波器21，馈电盒20的一端设置有若干个能够防水的信号插接头22。避雷滤波器21及信号插接头22的数量均优选为五个，五个避雷滤波器21的一端各连接一个相应的信号插接头22。

上述发射天线杆30设置在馈电盒20的顶部，发射天线杆30与馈电盒20的连接处设置有绝缘块60，使得发射天线杆30与馈电盒20能相互绝缘。发射天线杆30为中空结构，即具有竖向贯通的中空容腔。

发射天线杆30优选由较粗合金铝管制成，根据不同的工作频率要求而采用不同的高度。发射天线杆高度h公式为：h=kλ/4；式中，h为发射天线杆高度；k为缩短系数，表示天线在达到谐振时，其高度比四分之一波长有所缩短，缩短系数和天线高度与其直径比有关，也与天线馈电点的电磁环境有关，其取值范围为0.9-0.96，图2中制作时，k取值为0.9；λ为高频地波雷达工作频率所对应的波长。

    上述接收天线体40设置在发射天线杆30的顶部，接收天线体40与发射天线杆30的连接处设置有绝缘块60，使得接收天线体40与发射天线杆30相互绝缘。

如图2所示，接收天线体40包括壳体45、设置于壳体45内部中心的单极子螺旋天线42、设置于单极子螺旋天线42四周且竖直的若干组闭合天线41和将单极子螺旋天线42及若干组闭合天线41进行连接的若干块调谐匹配板43和若干块放大电路板44。

    接收天线体40的壳体45优选由玻璃钢材料制成的中空圆弧体，质量轻、风阻小并具有较高的防水性能。同时，强度高，轻巧美观，抗风性能好，防盐雾、防腐蚀，使用寿命长。

上述闭合天线41优选为三组，分别为第一组、第二组和第三组。闭合天线41的形状可以为环形、方形或长方形等。调谐匹配板43有两块，分别为第一调谐匹配板431和第二调谐匹配板432，第一调谐匹配板431和第二调谐匹配板432均各设置有两个通道，分别为第一通道和第二通道。放大电路板44有四块，分别为第一放大电路板441、第二放大电路板442、第三放大电路板443和第四放大电路板444。

每组闭合天线41均包括对称设置在单极子螺旋天线42两侧的两个线圈。如图2所示，第一组闭合天线41包括对称设置在单极子螺旋天线42两侧的线圈a 411和线圈d 412，第二组闭合天线41包括对称设置在单极子螺旋天线42两侧的线圈b 413和线圈e 414，第三组闭合天线41包括对称设置在单极子螺旋天线42两侧的线圈c 415和线圈f 416。

另外，每组闭合天线41中的线圈均采用固定长度及圈数，这样，可以通过调节调谐匹配板43上的调谐电容以使得其在高频范围内任何频率点都能良好工作，具有带宽大的特点。

如图3所示，线圈a 411和线圈d 412的一端与第一调谐匹配板431的第一通道的两端相连，第一组闭合天线41中的线圈a 411和线圈d 412的另一端连接至第一放大电路板441；第二组闭合天线41中的的线圈b 413和线圈e 414的一端与第一调谐匹配板431的第二通道的两端相连，线圈b 413和线圈e 414的另一端连接至第二放大电路板442；第三组闭合天线41中的线圈c 415和线圈f 416的一端与第二调谐匹配板432的第一通道的两端相连，线圈c 415和线圈f 416的另一端连接至第三放大电路板443；三组闭合天线41共形成三路接收信号线。单极子螺旋天线42与第四放大电路板444相连，形成第四路接收信号线。四路接收信号线从发射天线杆30的中空容腔内穿过并与发射天线杆30的发射信号线一起分别与馈电盒20中的五个避雷滤波器21的一端相连接，每个避雷滤波器21的另一端连接一个对应的信号插接头22。也即，每个避雷滤波器21和每个信号插接头22对应一路信号线。然后，与四路接收信号线相连接的信号插接头22的另一端均与信号接收机相连，与发射信号线相连接的信号插接头22的另一端与发射机相连接。

采用上述结构后，从而能将高频地波雷达发射天线和便携式接收天线整合为一体，结构紧凑，占地面积小，架设与维护更加方便，使得雷达站尤其是海边的站点选址就更容易，为建设移动雷达站提供了更为方便的途径，也节约了雷达的设计成本，为高频地波雷达广泛推广应用起到了极大的推动作用。且架设不需使用三方拉绳，更加满足用户要求。

另外，上述接闪器50设置在接收天线体40的顶部，接闪器50与接收天线体40之间也设置有绝缘块60，使得接闪器50与接收天线体40之间相互绝缘。接闪器50优选为提前放电接闪器，接闪器50的材料优选为304L不锈钢材料。这样，顶部接闪器50的加入，使得设备的防雷安全性能大大提高。本申请的天线将无放射性、耐腐蚀、抗风能力强，同时具有双重动作，减小雷击点落于非避雷针体的概率，使得设备的防雷安全性能大大提高。

Claims (10)

1.一种收发一体式高频地波雷达天线，其特征在于：包括基座（70）、设置于基座（70）四周的地网（10）、设置于基座（70）顶部的馈电盒（20）、设置于馈电盒（20）顶部且带有中空容腔的发射天线杆（30）和设置于发射天线杆（30）顶部的接收天线体（40），所述接收天线体（40）包括壳体（45）、设置于壳体（45）内部中心的单极子螺旋天线（42）、设置于单极子螺旋天线（42）四周且竖直的若干组闭合天线（41）和将单极子螺旋天线（42）及若干组闭合天线（41）进行连接的若干块调谐匹配板（43）和若干块放大电路板（44），所述馈电盒（20）的一端设置有若干个能够防水的信号插接头（22）。

2.根据权利要求1所述的收发一体式高频地波雷达天线，其特征在于：所述闭合天线（41）有三组，所述放大电路板（44）有四块；每组闭合天线（41）包括对称设置在单极子螺旋天线（42）两侧的两个线圈；每组闭合天线（41）中两个线圈的一端与调谐匹配板（43）连接，每组闭合天线（41）中两个线圈的的另一端与一块放大电路板（44）相连接，每组闭合天线（41）形成一路接收信号线；三组闭合天线（41）共形成三路接收信号线；单极子螺旋天线（42）的一端与调谐匹配板（43）连接，单极子螺旋天线（42）的另一端与空余的一块放大电路板（44）相连接，形成第四路接收信号线；四路接收信号线能从发射天线杆（30）的中空容腔内穿过并与发射天线杆（30）的发射信号线一起与馈电盒（20）相连接。

3.根据权利要求2所述的收发一体式高频地波雷达天线，其特征在于：所述接收天线体（40）的顶部设置有接闪器（50），所述馈电盒（20）内设置有若干个避雷滤波器（21）。

4.根据权利要求3所述的收发一体式高频地波雷达天线，其特征在于：所述避雷滤波器（21）有五个，所述信号插接头（22）有五个；五个避雷滤波器（21）的一端分别与四路接收信号线及一路信号发射线相连接，五个避雷滤波器（21）的另一端各连接一个信号插接头（22）。

5.根据权利要求3所述的收发一体式高频地波雷达天线，其特征在于：所述接闪器（50）为提前放电接闪器，接闪器（50）的材料为304L不锈钢材料。

6.根据权利要求3所述的收发一体式高频地波雷达天线，其特征在于：所述基座（70）、馈电盒（20）、发射天线杆（30）、接收天线体（40）和接闪器（50）五者相互之间的连接处均设置有绝缘块（60）。

7.根据权利要求1所述的收发一体式高频地波雷达天线，其特征在于：所述发射天线杆（30）的高度计算公式为：h=kλ/4；式中，h为发射天线杆高度；k为缩短系数，其取值范围为0.9-0.96；λ为高频地波雷达工作频率所对应的波长。

8.根据权利要求1所述的收发一体式高频地波雷达天线，其特征在于：所述接收天线体（40）的壳体（45）为采用玻璃钢材料制成的中空圆弧体。

9.根据权利要求1所述的收发一体式高频地波雷达天线，其特征在于：所述发射天线杆（30）的材料为合金铝管。

10.根据权利要求1所述的收发一体式高频地波雷达天线，其特征在于：所述地网（10）为若干根以基座（70）为中心呈辐射状设置的塑皮多段导线。