CN212162072U - 一种多频道电视信号-调频信号共用天线单元及天线阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多频道电视信号‑调频信号共用天线单元，包括辐射部件，包括至少一组辐射组件，辐射组件包括沿着不同方向设置的第一振子件和第二振子件，且第一振子件和第二振子件一端连接；馈电部件，包括连接辐射组件的馈电支架，馈电支架内设有馈电电路，馈电电路向辐射组件输送电信号。本实用新型中的辐射部件通过设置两个方向的振子件，展宽了天线的阻抗带宽，使得天线能够兼容4频道或3频道的电视信号和FM调频广播信号，从而实现同一副天线的能够同时发射电视信号和调频信号的功能。

Description

一种多频道电视信号-调频信号共用天线单元及天线阵列

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别是，涉及一种多频道电视信号-调频信号共用天线单元及天线阵列。

背景技术

目前大部分广电铁塔已经没有供4CH天线的安装位置，而电视4频道和调频天线的频率范围接近分别为76～84MHz、87～108MHz，合计32MHz，目前的天线阻抗带宽达不到32MHz，无法实现电视4频道和调频二个频段共用一副天线。目前，传统4CH和FM双偶极子天线是采用两个间隔半波长的圆柱形半波振子通过功分器联合馈电，并置于反射网上方四分之一波长左右实现的，这种天线阻抗带宽有限，只适合各自频道使用。

实用新型内容

本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的信号发射天线阻抗带宽小所能适应的信号频段较窄的缺陷，从而提供一种能够同时发射多频道电视信号和调频信号的天线单元和天线阵列。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种多频道电视信号-调频信号共用天线单元，包括，

辐射部件，包括至少一组辐射组件，所述辐射组件包括沿着不同方向设置的第一振子件和第二振子件，且所述第一振子件和所述第二振子件一端连接；

馈电部件，包括连接所述辐射组件的馈电支架，所述馈电支架内设有馈电电路，所述馈电电路向所述辐射组件输送电信号。

作为本实用新型提供的多频道电视信号-调频信号共用天线单元的一种优选方式，其中：所述第一振子件与所述第二振子件均和所述馈电支架连接，三者合围形成三角形辐射区域。

作为本实用新型提供的多频道电视信号-调频信号共用天线单元的一种优选方式，其中：所述第一振子件与所述馈电支架垂直连接，所述第二振子件的两端连接所述第一振子件和馈电支架上。

作为本实用新型提供的多频道电视信号-调频信号共用天线单元的一种优选方式，其中：所述第一振子件包括两个第一振子臂，所述第二振子件包括一对第二振子臂；两个所述第一振子臂之间通过聚四氟乙烯绝缘密封件密封连接，两个所述第二振子臂分别连接在每个所述第一振子臂和所述馈电支架之间。

作为本实用新型提供的多频道电视信号-调频信号共用天线单元的一种优选方式，其中：所述第一振子臂为圆柱形空心管，所述第二振子件可为方柱形或圆柱形空心管，亦可为金属条。

作为本实用新型提供的多频道电视信号-调频信号共用天线单元的一种优选方式，其中：所述馈电支架的一端为输出端，连接在所述第一振子件的中部，另一端与电信号源连接。

作为本实用新型提供的多频道电视信号-调频信号共用天线单元的一种优选方式，其中：所述馈电支架为方形硬同轴线，其方形管为外导体，所述外导体内部设有内导体，所述内导体利用聚四氟乙烯绝缘支撑固定于所述外导体内部；所述外导体与所述第一振子件的外壳固定连接，所述内导体从所述输出端延伸出后进入所述第一振子件的内部，形成一开路补偿电容用于阻抗匹配。

作为本实用新型提供的多频道电视信号-调频信号共用天线单元的一种优选方式，其中：所述辐射部件包括两组对称设置的所述辐射组件，每组所述辐射组件均连接有一条馈电支架，两条所述馈电支架的一端交汇连接在一起，形成了所述馈电电路的功分点，所述功分点处设有馈电接口。

本实用新型还提供一种多频道电视信号-调频信号共用天线阵列，其包括若干前述的天线单元，天线阵列具有若干层，每层天线阵列包括四个所述天线单元，四个所述天线单元围绕中心点互成90度分布在水平面内，且相邻的所述天线单元的辐射电磁波的电磁场矢量的方向垂直。

作为本实用新型提供的多频道电视信号-调频信号共用天线阵列的一种优选方式，其中：所述天线单元中的所述第一振子件的设置方向与地面呈正45度或负45度夹角。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的多频道电视信号-调频信号的天线单元，采用多方向设置的振子件组成了多边形的辐射组件，能够明显的展宽的天线的阻抗带宽，使得4CH电视与FM调频广播兼容，从而将电视4频道发射天线与调频天线合二为一，变为一套宽带天线，此项技术不仅极大的节省了塔桅空间，对减轻塔身负荷，提高发射塔结构的安全性和延长塔结构的使用寿命也相当有利。本实用新型提供的天线阵列，采用正负45度斜极化设置的天线单元组阵，使得相邻单元辐射出的电磁波的电磁场矢量在水平面的重叠区是正交，避免了电磁场矢量叠加时，由于空间相位差而引起的场形恶化覆盖效果变差的问题，所辐射出的电磁波场形各项均匀性较好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为混合极化天线单元的结构示意图；

图2为辐射组件和馈电支架的连接示意图；

图3为辐射组件的分解示意图；

图4为天线单元馈电部件的结构示意图；

图5为天线单元馈电电路的布置图；

图6为天线阵列的水平布置图和立面布置图；

图7为四层天线阵列的立体场形图；

图8为天线阵列的水平方向场形图；

图9为四层天线阵列的垂直方向性图。

图10为本实用新型提供的多频道电视信号-调频信号共用天线单元的阻抗圆图；

图11为现有细圆柱振子天线的的阻抗圆图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

本实施例提供一种多频道电视信号-调频信号共用天线单元，其结构如图1所示，包括辐射部件200、馈电部件300和反射部件100，辐射部件200和馈电部件300均设置在反射部件100的反射网120上。辐射部件200包括辐射组件210，用于发射电磁波。其中辐射部件200包括沿着不同方向设置的第一振子件211和第二振子件212，第一振子件211和第二振子件212的一端连接。馈电部件300包括连接辐射组件210的馈电支架310，馈电支架310内设有馈电电路320，馈电电路320向辐射组件210输送电信号。辐射组件210将接受到的电信号转化为电磁波向外辐射。

本实施例中的辐射部件200通过设置两个方向的振子件，使得辐射部件200在反射网120上方形成了一定的投影面积，相比于现有技术中使用细直杆形的振子，本实施例中的辐射组件210极大的展宽了天线的阻抗带宽，使得天线能够兼容4频道或3频道的电视信号和FM调频广播信号，从而实现同一副天线的能够同时发射电视信号和调频信号的功能，能够有效的减少信号发射设备的建设中天线的使用量，使得原本就即将使用殆尽的塔桅400面积得到有效利用，有效的利用了塔桅400空间，降低建设成本。

实施例2

本实施例提供一种多频道电视信号-调频信号共用天线单元，包括辐射部件200、馈电部件300和反射部件100，辐射部件200和馈电部件300均设置在反射部件100的反射网120上。辐射部件200包括辐射组件210，用于发射电磁波。其中辐射部件200包括沿着不同方向设置的第一振子件211和第二振子件212，第一振子件211和第二振子件212的一端连接。馈电部件300包括连接辐射组件210的馈电支架310，馈电支架310内设有馈电电路320，馈电电路320向辐射组件210输送电信号。辐射组件210将接受到的电信号转化为电磁波向外发射。

如图1和图2所示，本实施例中的第一振子件211与第二振子件212均和馈电支架310连接，三者合围形成三角形辐射区域，其中第一振子件211和馈电支架310垂直连接，第二振子件212的两端分别固定连接在第一振子件211和馈电支架310上。如图1所示，馈电支架310倾斜于反射网120的反射面设置，从而使得第一振子件211、第二振子件212和馈电支架310合围形成了三角形，改变了原细直振子的电流分布，使其频响得到改善，从而增大了天线的阻抗带宽。并且第二振子件212作为馈电支架310和第一振子件211的之间的斜撑，还具有加强天线结构的作用。使得天线能够适应在严重裹冰的环境下使用。

如图3所示，本实施例中的第一振子件211包括两个第一振子臂211a，两个第一振子臂211a之间通过聚四氟乙烯绝缘密封件(211b)密封连接。第一振子件211的总长度约等于中心频率的半波长。同时第二振子件212包括一对第二振子臂212a，两个第二振子臂212a对称设置，分别连接在每个第一振子臂211a和馈电支架310之间，使得两个第一振子臂211a和馈电支架310之间均能够形成稳定的三角形结构，增加了天线的阻抗带宽同时也增大了天线的强度。如图3所示，本实施例中的第一振子臂211a为圆柱形空心管，第二振子件212可为方柱形或圆柱形空心管，亦可为金属条，振子件、反射网120均采用304材不锈钢(壁厚2mm)制作。在安装聚四氟乙烯绝缘密封件211b时，在振子臂接头内放置硫化密封圈，聚四氟乙烯绝缘密封件211b内注入防水螺纹胶，外包防水室外用自粘丁基胶带，最后外用带胶热缩套管热缩。

如图1和图4所示，本实施例中的馈电支架310的一端为输出端321，连接在第一振子件211的中部，另一端与电信号源连接。馈电支架310倾斜于反射网120的反射面设置，倾斜角度可为45度、60度等，其使得辐射组件210距离反射网120的距离约为四分之一波长。

如图1和图4所示，本实施例中的辐射部件200包括两组对称设置的辐射组件210，每组辐射组件210均连接有一条馈电支架310，两条馈电支架310的一端交汇连接在一起，构成了V形的馈电电路320，交汇点处便形成了馈电电路320的功分点322，功分点322处设有馈电接口323。两组辐射组件210之间的距离约为半个波长，第一振子件211的方向平行于反射网120的反射面。

如图5所示，本实施例中的馈电支架310为方形硬同轴线，由于第一振子件211的两条第一振子臂211a对称设置，因此每个馈电支架310均包括两个平行的方形管，其中一条方形管为方形硬同轴线，与电信号源连接，另一条方形管作为辅助支撑，保持辐射组件210的稳定性。方形硬同轴线的方形管为外导体311，外导体311内部设有内导体312，内导体312利用聚四氟乙烯绝缘支撑313固定于外导体311内部。外导体311与第一振子件211的外壳固定连接，内导体312从输出端321延伸出后进入第一振子件211的内部，形成一开路补偿电容。为了适应结露裹冰的外部环境，本实施例中的外导体311采用不锈钢，内导体312为铜镀银，反射部件100采用不锈钢或A3钢热镀锌。馈电部件300和辐射部件200之间采用焊接连接，馈电部件300和反射部件100之间利用安装支座固定连接。

使用方形硬同轴线作为馈电支架310，可以方便地将馈电电路320和辐射组件210的支撑结构融为一体，既满足了天线安装结构稳定的需求，又利用硬同轴线在大功率工作下具有低驻波比的特性，使其能够胜任电视信号和调频信号的大功率发射工作。

实施例3

本实施例提供一种多频道电视信号-调频信号共用天线阵列，其包括若干实施例2中的天线单元，如图6所示，天线阵列具有若干层，每层天线阵列包括四个天线单元，四个天线单元围绕中心点互成90度分布在水平面内，且相邻的天线单元的辐射电磁波的电磁场矢量的方向垂直。

具体的，本实施例中的天线阵列具有4层，每层具有4个天线单元，每个天线单元利用图1中所示的安装件111固定设置塔桅400的四面上，辐射组件210中的第一振子件211的设置方向与地面呈正45度或负45度夹角，从而形成了如图6中所示的相邻天线单元分别设置为正45度和负45度的交替倾斜布置。四个方向的天线单元的交替布置，使得相邻单元辐射出去的电磁波矢量在水平面内正交，最终形成了如图7所示的立体场形。

由图7中可以看出，电磁波场形在空间内分布较为均匀，同时参照图8的水平方向性图，可以看出场形很均匀，没有出现在某些方向上的较大凹陷。从图9中的垂直方向性图中看出，电磁波场形在垂直方向空间内分布也较为理想，不会出现大范围的信号空白区。

实施例4

本实施例中采用实施例2中的多频道电视信号-调频信号共用天线单元，对比现有圆柱形振子天线在相同条件下，进行阻抗测试，得出了如图10和图11所示的阻抗圆图。对比图10和图11，可以明显看出，现有细圆柱形振子天线的阻抗是较为发散的，而本实施例中的三角形振子的阻抗是比较聚集的，使得本实施例中的天线单元具有较大的阻抗带宽，能使4频道或3频道电视与FM调频广播兼容。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本实用新型的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本实用新型的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本实用新型不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本实用新型的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本实用新型不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种多频道电视信号-调频信号共用天线单元，其特征在于：包括，

辐射部件(200)，包括至少一组辐射组件(210)，所述辐射组件(210)包括沿着不同方向设置的第一振子件(211)和第二振子件(212)，且所述第一振子件(211)和所述第二振子件(212)一端连接；

馈电部件(300)，包括连接所述辐射组件(210)的馈电支架(310)，所述馈电支架(310)内设有馈电电路(320)，所述馈电电路(320)向所述辐射组件(210)输送电信号。

2.根据权利要求1所述的多频道电视信号-调频信号共用天线单元，其特征在于：所述第一振子件(211)与所述第二振子件(212)均和所述馈电支架(310)连接，三者合围形成三角形辐射区域。

3.根据权利要求2所述的多频道电视信号-调频信号共用天线单元，其特征在于：所述第一振子件(211)与所述馈电支架(310)垂直连接，所述第二振子件(212)的两端连接所述第一振子件(211)和馈电支架(310)上。

4.根据权利要求3所述的多频道电视信号-调频信号共用天线单元，其特征在于：所述第一振子件(211)包括两个第一振子臂(211a)，所述第二振子件(212)包括一对第二振子臂(212a)；两个所述第一振子臂(211a)之间通过绝缘密封件(211b)密封连接，两个所述第二振子臂(212a)分别连接在每个所述第一振子臂(211a)和所述馈电支架(310)之间。

5.根据权利要求4所述的多频道电视信号-调频信号共用天线单元，其特征在于：所述第一振子臂(211a)为圆柱形空心管，所述第二振子件(212)为方柱形或圆柱形空心管或金属条。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的多频道电视信号-调频信号共用天线单元，其特征在于：所述馈电支架(310)的一端为输出端(321)，连接在所述第一振子件(211)的中部，另一端与电信号源连接。

7.根据权利要求6所述的多频道电视信号-调频信号共用天线单元，其特征在于：所述馈电支架(310)为方形硬同轴线，其方形管为外导体(311)，所述外导体(311)内部设有内导体(312)，所述内导体(312)利用绝缘支撑(313)固定于所述外导体(311)内部；所述外导体(311)与所述第一振子件(211)的外壳固定连接，所述内导体(312)从所述输出端(321)延伸出后进入所述第一振子件(211)的内部形成一开路补偿电容。

8.根据权利要求1-5或7任意一项所述的多频道电视信号-调频信号共用天线单元，其特征在于：所述辐射部件(200)包括两组对称设置的所述辐射组件(210)，每组所述辐射组件(210)均连接有一条馈电支架(310)，两条所述馈电支架(310)的一端交汇连接在一起，形成了所述馈电电路(320)的功分点(322)，所述功分点(322)处设有馈电接口(323)。

9.一种多频道电视信号-调频信号共用天线阵列，其包括若干如权利要求1-8任意一项所述的天线单元，天线阵列具有若干层，每层天线阵列包括四个所述天线单元，四个所述天线单元围绕中心点互成90度分布在水平面内，且相邻的所述天线单元的辐射电磁波的电磁场矢量的方向垂直。

10.根据权利要求9所述的多频道电视信号-调频信号共用天线阵列，其特征在于：所述天线单元中的所述第一振子件(211)的设置方向与地面呈正45度或负45度夹角。

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