CN207651668U - 一种可与ais系统兼容的柔性可重构epirb多频天线 - Google Patents

Abstract

一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线，应用于海事智能通信与无线通信应用领域。本实用新型依据天线基本原理、天线可重构原理、阻抗匹配原理，并且结合可调式螺旋天线技术、拉杆天线技术和柔性天线技术来构建可重构EPIRB多频天线，具有的效果和益处是：针对船体多径效应对天线性能产生较大影响的问题，通过调节旋转可调式巴伦，可动态调节天线高频通信频段，扩大了在船体的天线性能可调范围。通过调节柔性拉杆天线长度可改变天线低频通信频段，该天线可在380‑430 MHz，低频通信频段可从100 MHz动态调节到250 MHz，涵盖了AIS通信频率AIS1(161.975 MHz)和AIS2(162.025 MHz)、与飞行器之间的通信频率121.5 MHz及本身406 MHz的高频通信频率，可与AIS系统兼容，也具有很强的船体适应性。

Description

一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线

技术领域

本发明应用于海事无线通讯应用技术领域，涉及一种EPIRB天线，尤其是一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线。

背景技术

随科技进步，我国海上交通安全监控水平和海事应急搜救能力大幅度提高，这与海上定位精度的提高关系密切。但与一些海洋强国相比，仍有较大差距。因此，如何更准确的定位已经成为海事通信领域亟待解决的问题之一。目前船用定位系统主要有雷达(Radar)、北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System)、美国全球定位系统(GPS)、搜救雷达应答器(SART)、紧急无线电示位标(EPIRB)等等。其中紧急无线电示位标EPIRB是一种能够发射无线电的装置，利用自身发射的无线电信号，表明其所处位置。当遇险船船或海洋平台下沉后，EPIRB会自动弹出水面，发出求救信号，信号通过COSPAS-SARSAT系统转发到地面站。EPIRB是全球海上遇险与安全系统中可以实现遇险报警的装置，其重要性不言而喻。

现代科技的不断进步必然带动船用通信系统的不断改进和升级，EPIRB也不例外。传统的EPIRB主要工作频率是406MHz，同时还需要实现与飞行器之间的遇险与紧急通信，所以EPIRB的另一个工作频率在121.5MHz。然而，国际海事组织(IMO)对EPIRB提出更高的要求，在原有工作性能的基础上，还可以发射AIS信息，与AIS系统兼容。而传统EPIRB天线一般具有双频特性，通信频点在406和121.5MHz。在此基础上，至少需要施加AIS1(161.975MHz)和AIS2(162.025MHz)两个工作频率。由于船体本身材质主要为金属，存在强烈的反射特性，通常所设计的天线一旦尺寸固定，其性能变化很小。而天线受到船体的干扰，原本在陆地性能达标的天线，在船体上的性能却大打折扣。所以研发频率特性动态可调的天线是解决这一问题的关键。

本发明依据天线基本原理、天线可重构原理、阻抗匹配原理，并且结合可调式螺旋天线技术、拉杆天线技术和柔性天线技术来构建可重构EPIRB多频天线。该天线不仅可以灵活调节天线高频、低频频段，增强天线船体适应能力并与AIS系统兼容，而且具有柔性，便于天线搭载和安装。

发明内容

本发明的目的是提供一种频带特性可灵活调节的、形状可变的且与AIS系统兼容的柔性EPIRB可重构天线。该天线通过调频转轴调节高频频带，通过改变柔性拉杆长度调节低频频带，实现灵活可调式多频通信。具有高度的金属船体适应能力，且可以收发AIS信息，具有较高的强度。

本发明的设计方案为：

一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线，该天线系统通过高频段可调式螺旋天线系统、感性滤波及低频段柔性拉杆天线来实现。其中，高频段可调式螺旋天线系统包括射频端口、螺旋天线、旋转可调式巴伦和螺旋天线顶负载组成。射频端口的内、外导体用介质隔离，与天线底座相连接；螺旋天线是具有一定匝数的金属线圈，螺旋直径与射频端口外导体直径相当，金属线圈具有较高的柔韧性，可以在一定程度上进行弯折而不损坏；天线顶负载为圆形金属平面，下方有一焊接口，金属平面镶嵌在螺旋天线的顶端，通过螺旋天线连接射频端口外导体，焊接口朝向螺旋天线内部；射频端口的内导体通过金属柱与天线顶负载焊接口相连接，在金属柱靠近射频端口导体的一端接有旋转式金属条，可沿金属导体柱旋转，金属条另一端与高频螺旋天线在内部相连接，在射频端口外导体与内导体之间的绝缘层，嵌入旋转金属杆，与金属条相连接，可以通过旋转来调节金属条在金属导体柱上的位置，构成旋转可调式巴伦，通过调节巴伦金属条与螺旋天线接触位置来动态调节螺旋天线高频段通信频带。感性滤波装置由滤波电感和电感支架组成，其中滤波电感是由漆包线绕制而成的绕组，滤波电感一端与高频螺旋天线顶负载焊接在一起，按一定匝数绕在电感支架上，目的是将电磁波高频部分滤除，让低频部分通过。低频段柔性拉杆天线一端与滤波电感上端相连接并固定在电感支架上，拉杆天线为线状柔性金属天线，可自动伸缩和弯曲，高频螺旋天线和低频拉杆天线的总长度决定EPIRB天线的低频通信频带，因此通过调节柔性拉杆的长度可动态控制螺旋天线的通信频带。

本发明所述的可调式EPIRB多频天线，具有的效果和益处是：针对船体多径效应对天线性能产生较大影响的问题，通过调节旋转可调式巴伦，可动态调节天线高频通信频段，扩大了在船体的天线性能可调范围。通过调节柔性拉杆天线长度可改变天线低频通信频段，该天线可在380-430MHz，低频通信频段可从100MHz动态调节到250MHz，涵盖了AIS通信频率AIS1(161.975MHz)和 AIS2(162.025MHz)、与飞行器之间的通信频率121.5MHz及本身406MHz的高频通信频率，可与AIS系统兼容，也适用于在船体或救生艇上搭建。

附图说明

附图1：本发明一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线与结构示意图。

附图2：本发明一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线可调式巴伦示意图。

附图3：本发明一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线可调式巴伦示意图俯视图。

附图4：本发明一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线阻抗带宽调控示意图-双频通信。

附图5：本发明一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线阻抗带宽调控示意图-三频通信。

图中标号名称:1天线底座；2射频端口；3高频螺旋天线；4旋转可调式巴伦；5螺旋天线顶负载；6电感支架；7隔离电感；8低频柔性拉杆天线；9 金属连接条；10旋转钮杆。

具体实施方式

以下结合技术方案和三个附图详细叙述本发明的具体实施方式

如附图1所示，本发明所述的一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB 多频天线，是通过高频段可调式螺旋天线系统、感性滤波及低频段柔性拉杆天线来实现的。

本发明所述的一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线，其高频通信频带是通过高频段可调式螺旋天线系统来实现的，高频段可调式螺旋天线系统包括：天线底座1、射频接头2、高频螺旋天线3、旋转可调式巴伦4和螺旋天线顶负载5。其中，射频接头2的内外导体分别与天线底座1的内外导体相连接，中间部分由介质隔离；介质中间部分开有缝隙，中间插入旋转扭杆10，该旋转扭杆为非金属构成，可带动金属连接条9旋转(如图2所示)，通过旋转可调节金属连接条9在旋转可调式巴伦4的位置，这样可以调节天线高频频段通信频率；高频螺旋天线是由直径为0.5mm金属线绕制而成的绕组，因为在相同频率下，螺旋线天线的长度仅为直线天线的三分之一左右，绕组的高度约为8 cm左右，这样就缩小了天线的尺寸；螺旋天线顶负载是厚度为1mm的圆柱形金属柱，柱的直径与高频螺旋天线3内径相同，金属柱的上下两个圆平面均有焊接点，将金属顶负载嵌入高频螺旋天线中3，在高频螺旋天线3内部的焊点与旋转可调式巴伦的金属柱相连接。

本发明所述的一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线，其低频通信频带是通过高频可调式螺旋天线、感性滤波装置和低频柔性拉杆天线共同来实现的。其中感性滤波装置包括电感支架6和隔离电感7两部分。电感支架6采用聚四氟乙烯制成，承接高频可调式螺旋天线和低频柔性拉杆天线；隔离电感7是用金属细线绕制而成的具有一定匝数的绕组，可以起到低通滤波的作用，在270MHz以内的带内插损小于1dB，在280MHz以上的带外抑制大于 20dB。隔离电感7的一端与螺旋天线顶负载焊接口相连接，另一端连接低频柔性拉杆天线8；低频柔性拉杆天线8采用一定厚度的柔性金属带条制成，拉杆的长度可以调节，也可以在一定程度上弯曲，在不使用天线时，可以将柔性拉杆天线8缩短并弯曲，节省天线空间，在使用天线工作时，通过接触天线约束，柔性拉杆天线8自动伸直，因此该设计方式便于天线安装与保存。所述的一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线，其低频通信频点是由高频螺旋天线长度和低频拉杆天线长度共同决定的，既可以通过改变旋转可调式巴伦4 工作状态进行调节，也可以通过改变柔性拉杆长度来调节通信频带。附图3所示的是可重构EPIRB多频天线阻抗带宽调控结果，通过调节可调式巴伦4和柔性拉杆天线8的参数，可以实现双频(图4)、三频(图5)甚至更多频带的通信，其中涵盖了406MHz、162MHz和121.5MHz等重要通信频带。

本发明所述的可调式EPIRB多频天线，具有的效果和益处是：针对船体多径效应对天线性能产生较大影响的问题，通过调节旋转可调式巴伦，可动态调节天线高频通信频段，扩大了在船体的天线性能可调范围。通过调节柔性拉杆天线长度可改变天线低频通信频段，该天线可在380-430MHz，低频通信频段可从100MHz动态调节到250MHz，涵盖了AIS通信频率AIS1(161.975MHz)和 AIS2(162.025MHz)、与飞行器之间的通信频率121.5MHz及本身406MHz的高频通信频率，可与AIS系统兼容，也可调整天线使其工作在最佳状态。

Claims (2)

1.一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线，其特征在于：该天线的高频通信频带是通过（1）天线底座、（2）射频接头、（3）高频螺旋天线、（4）旋转可调式巴伦和（5）天线顶负载来实现的；射频接头（2）的内外导体分别与天线底座（1）的内外导体相连接，中间部分由介质隔离；介质中间部分开有缝隙，中间插入旋转扭杆（10），该旋转扭杆为非金属构成，可带动金属连接条（9）旋转，通过旋转可调节金属连接条（9）在旋转可调式巴伦（4）的位置；螺旋天线顶负载（5）是厚度为1 mm的圆柱形金属柱，柱的直径与高频螺旋天线（3）内径相同，金属柱的上下两个圆平面均有焊接点，将金属顶负载嵌入高频螺旋天线中（3），在高频螺旋天线（3）内部的焊点与旋转可调式巴伦的金属柱相连接，这样可以调节天线高频频段通信频率。

2.一种可与AIS系统兼容的柔性可重构EPIRB多频天线，其特征是：该天线低频通信频段的调节是通过高频可调式螺旋天线、感性滤波装置和低频柔性拉杆天线系统共同来实现的；其中感性滤波装置包括电感支架（6）和隔离电感（7）两部分，电感支架（6）采用聚四氟乙烯制成，承接高频可调式螺旋天线和低频柔性拉杆天线；隔离电感（7）是用金属细线绕制而成的具有一定匝数的绕组，可以起到低通滤波的作用，在270 MHz以内的带内插损小于1dB，在280 MHz以上的带外抑制大于20 dB，隔离电感（7）的一端与螺旋天线顶负载焊接口相连接，另一端连接低频柔性拉杆天线（8）；低频柔性拉杆天线（8）采用一定厚度的柔性金属带条制成，拉杆的长度可以调节，也可以在一定程度上弯曲，在不使用天线时，可以将柔性拉杆天线（8）缩短并弯曲，节省天线空间，在使用天线工作时，通过接触天线约束，柔性拉杆天线（8）自动伸直。