CN204809388U - 一种用于电力230MHz无线通信设备的小型天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，包括：由金属导线绕成的螺旋状天线、金属反射板、同轴线，所述同轴线穿过所述金属反射板与所述螺旋状天线相连；所述螺旋状天线由所述同轴线馈电；所述金属反射板位于馈电端；所述金属反射板与所述螺旋状天线的螺旋轴线垂直。本实用新型的用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，将轴向模螺旋天线与锥面螺旋天线结合起来，减小了天线尺寸,增加了天线带宽。螺旋天线以其良好的辐射特性、小体积、频带扩展容易实现的特性成为外置天线的主流。该实用新型的天线形状是扁平特性的，同时此类天线的设计具有较强的灵活性，应用会越来越多。结构简单，体积小，易于安装。

Description

一种用于电力230MHz无线通信设备的小型天线

技术领域

本实用新型涉及电力无线通信技术领域，特别涉及一种用于电力230MHz无线通信设备的小型天线。

背景技术

目前，电力无线通信所采用的技术主要为GPRS/CDMA、230MHz以及470MHz无线通信。由于目前无线频段资源非常紧张，470MHz作为公共开放使用频段，在频段内存在大量的其他无线通信信号，在此频段内的电力无线通信系统容易受到其他无线通信系统的干扰，造成业务通信不能满足要求。

而230MHz频段为电力负荷管理专用无线通信频段，不需要向无线电管理委员会申请频点。230MHz频段内包含40个授权频点,能够灵活配置开展通信业务，并且作为低频频段具有覆盖范围远的特点。

任何无线电设备都需要用到天线，天线的基本功能是能量转换和电磁波的定向辐射或接收，天线的性能直接影响到无线电设备的使用。随着通讯技术及军事领域的发展，越来越希望天线具有宽频带、宽波束、圆极化的性能。

目前电力230MHz微功率无线通信产品，工程安装大多采用小吸盘边带天线或者外拉式天线，这种天线器械性能上安装不固定，没有外保护很容易弯曲及被破坏，性能上驻波较大，工作带宽窄，导致效率很低。

螺旋天线具有多方面的宽频带特性，无论是方向特性、阻抗特性还是极化特性都是宽带的，而且具有体积小、重量轻、结构稳定、圆极化特性好等优点，因而引起了高度重视并得到了广泛的应用。但是一般的螺旋天线不论是平面螺旋天线还是锥面螺旋天线，在确定频带的情况下，都很难在传统设计尺寸上进一步实现在体积上的小型化。

实用新型内容

为了解决现有技术中230MHz微功率无线模块缺乏相应配套天线的问题，本实用新型提出了一种用于电力230MHz无线通信设备的小型天线。

本实用新型所述的用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，包括：

由金属导线绕成的螺旋状天线、金属反射板、同轴线，

所述同轴线穿过所述金属反射板与所述螺旋状天线相连；所述螺旋状天线由所述同轴线馈电；

所述金属反射板位于馈电端；所述金属反射板与所述螺旋状天线的螺旋轴线垂直。

优选的，所述螺旋状天线的螺旋直径D与电力230MHz微功率无线通信波长λ的比值D/λ满足：0.25≤D/λ≤0.46。

优选的，当0.25≤D/λ≤0.46时，所述螺旋状天线沿螺旋轴线方向有最大辐射，并在所述螺旋轴线方向上产生圆极化波。

优选的，所述螺旋状天线为圆锥形。

优选的，所述圆锥形螺旋状天线的顶点与所述同轴线相连。

优选的，所述圆锥形螺旋状天线的底面与所述同轴线相连。

优选的，其中，D为螺旋状天线的直径，S为螺距。

优选的，l＝πD+S，L＝nS，其中，D为螺旋状天线的直径，S为螺距，l为单圈螺旋的周长，n为圈数，L为轴线长。

本实用新型的用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，将轴向模螺旋天线与锥面螺旋天线结合起来，减小了天线尺寸,增加了天线带宽。螺旋天线以其良好的辐射特性、小体积、频带扩展容易实现的特性成为外置天线的主流。该实用新型的天线形状是扁平特性的，同时此类天线的设计具有较强的灵活性，应用会越来越多。结构简单，体积小，易于安装。

附图说明

图1是本实用新型的用于电力230MHz无线通信设备的小型天线结构示意图；

图2是本实用新型用于电力230MHz无线通信设备的小型天线的各参数关系示意图；

图3是当D/λ＜0.18时，螺旋直径对方向图的影响示意图；

图4是当0.25≤D/λ＜0.46时，螺旋直径对方向图的影响示意图；

图5是当D/λ＞0.5时，螺旋直径对方向图的影响示意图；

图6是本实用新型中单圈螺旋瞬时电流分布的第一示意图；

图7是本实用新型中单圈螺旋瞬时电流分布的第二示意图；

图8是本实用新型中单圈螺旋瞬时电流分布的第三示意图；

图9是本实用新型中螺旋状天线为圆锥形时，用于电力230MHz无线通信设备的小型天线的第一结构示意图；

图10是本实用新型中螺旋状天线为圆锥形时，用于电力230MHz无线通信设备的小型天线的第二结构示意图。

结合附图在其上标记以下附图标记：

1-螺旋状天线，2-金属反射板，3-同轴线。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的几个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

为了解决现有技术中230MHz微功率无线模块缺乏相应配套天线的问题，针对电力230MHz授权无线频段，结合微功率无线通信模块信号发射指标相关设计要求，本实用新型提出了一种用于电力230MHz无线通信设备的小型天线。

如图1所示，本实用新型的用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，包括：由金属导线绕成的螺旋状天线1、金属反射板2、同轴线3，所述同轴线3穿过所述金属反射板2与所述螺旋状天线1相连；所述螺旋状天线1由所述同轴线3馈电；所述金属反射板2位于馈电端；所述金属反射板2与所述螺旋状天线1的螺旋轴线垂直。

螺旋状天线1的方向性在很大程度上取决于螺旋的直径D与微功率无线通信波长λ的比值D/λ：

如图3所示，当D/λ＜0.18时，螺旋天线在包含螺旋轴线的平面上有8字形方向图，在垂直于螺旋轴线的平面上有最大辐射，并在这个平面得到圆形对称的方向图，这种天线称为法向模螺旋天线；

如图4所示，当D/λ＝0.25～0.46(即一圈螺旋周长约为一个波长)时，天线沿轴线方向有最大辐射，并在轴线方向产生圆极化波，这种天线称为轴向模螺旋天线；

如图5所示，当D/λ进一步增大时，最大辐射方向偏离轴线方向。

本实用新型采用轴向模螺旋天线D/λ＝0.25～0.46，如图2所示，D为螺旋状天线的直径，S为螺距，l为单圈螺旋的周长，n为圈数，α为升角，L为轴线长，它们的关系是:

$\mathrm{\α}={\mathrm{tg}}^{-1}\frac{S}{\mathrm{\π}D}---\left(1\right)$

l＝πD+SL＝nS(2)

tg(即tan)为正切函数符号，α＝0的螺旋为平面上的单圈螺旋，取周长近似等于一个波长，并假定天线上运载行波电流。在某一瞬时线上是正弦电流分布，如图8所示。如图7所示，在和x与y轴对称的任意四点A、B、C、D，电流存在下列关系：

I_XA＝-I_XB

I_XC＝-I_XD(3)

这些电流的方向相反，它们的作用彼此抵消，所以在z轴方向只有电场Ey分量起作用。如图6所示，绕圈运载的是行波，电流沿线圈的分布将绕z轴旋转。因此，在z轴方向的电场Ey也绕z轴旋转，于是在轴向产生圆极化波，并有最大辐射，故称为轴向模辐射。该天线具有圆极化辐射的特点，它的频带很宽，在1:1.7通频带内方向图变化不大，而且天线的输入阻抗几乎恒定，约为140欧。朝辐射方向看，螺旋右绕产生右旋波，左绕产生左旋波。

优选的，为了进一步展宽频带，可将螺旋天线做成圆锥形(图9、图10)，如图9和图10所示，本实用新型实施例中螺距S为3cm，第一圈直径D1为32cm，第二圈直径D2为28cm，第三圈直径D3为24cm，可满足230M电力宽带微功率传输。如图9所示，所述圆锥形螺旋状天线的底面与所述同轴线相连；如图10所示，所述圆锥形螺旋状天线的顶点与所述同轴线相连。本领域技术人员应当了解，螺距S和螺旋状天线每一圈的直径D可根据实际需求自行设置。

本实用新型的用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，将轴向模螺旋天线与锥面螺旋天线结合起来，减小了天线尺寸,增加了天线带宽。螺旋天线以其良好的辐射特性、小体积、频带扩展容易实现的特性成为外置天线的主流。该实用新型的天线形状是扁平特性的，同时此类天线的设计具有较强的灵活性，应用会越来越多。结构简单，体积小，易于安装。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，其特征在于，包括：

由金属导线绕成的螺旋状天线、金属反射板、同轴线，

所述同轴线穿过所述金属反射板与所述螺旋状天线相连；所述螺旋状天线由所述同轴线馈电；

所述金属反射板位于馈电端；所述金属反射板与所述螺旋状天线的螺旋轴线垂直。

2.根据权利要求1所述的用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，其特征在于，所述螺旋状天线的螺旋直径D与电力230MHz微功率无线通信波长λ的比值D/λ满足：0.25≤D/λ≤0.46。

3.根据权利要求1所述的用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，其特征在于，当0.25≤D/λ≤0.46时，所述螺旋状天线沿螺旋轴线方向有最大辐射，并在所述螺旋轴线方向上产生圆极化波。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，其特征在于，所述螺旋状天线为圆锥形。

5.根据权利要求4所述的用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，其特征在于，所述圆锥形螺旋状天线的顶点与所述同轴线相连。

6.根据权利要求4所述的用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，其特征在于，所述圆锥形螺旋状天线的底面与所述同轴线相连。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，其特征在于，其中，D为螺旋状天线的直径，S为螺距。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的用于电力230MHz无线通信设备的小型天线，其特征在于，l＝πD+S，L＝nS，其中，D为螺旋状天线的直径，S为螺距，l为单圈螺旋的周长，n为圈数，L为轴线长。