CN214176232U - 一种小型化双频套筒天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型化双频套筒天线，天线结构紧凑，金属振子通过对振子天线基模与高次模的使用，实现双频工作以及双频上的全向辐射，同时通过改变金属套筒的高度实现频率可调；金属振子通过圆盘加载以及周围的介质加载减小天线的尺寸，实现天线的小型化；外部采用玻璃钢天线罩提高天线的机载环境适应性。

Description

一种小型化双频套筒天线

技术领域

本实用新型属于天线技术领域，特别涉及一种应用于机载吊舱广播通信的小型化双频套筒天线。

背景技术

用于广播通信的机载吊舱天线，一般对辐射特性的要求有全向的方向图，在结构上要求较低的剖面高度或合适的流线型设计，以适应飞机空气空力学的要求，比较常用的是倒F振子天线，但是倒F振子天线难以实现双频工作，另外一种常用的天线形式是刀型天线，通过对刀型天线外部天线罩的外形设计也可以得到较好的空气动力学特性，但是刀型天线难以实现小型化。

单极圆柱金属振子天线是天线中的一种基本形式，制作方式简单、成本低廉，并且设计自由度高，安装于金属地上，具有全向辐射特性。但是这类天线在使用环境有结构限制时，存在两个缺点，一是单极振子的高度要求是1/4波长，所以当频段很低时高度受限而难以使用；二是当传输信息量较大时通常要求有较宽的带宽，单极圆柱振子天线如果要实现带宽需求就要加粗振子，进而导致振子直径过大。

实用新型内容：

针对广播通信的机载吊舱天线的需求，并针对单极圆柱金属振子天线高度高、直径大等问题，本实用新型采用外加套筒以及振子顶部加载、周围介质加载方式，提供一种小型化双频套筒天线。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种小型化双频套筒天线，包括金属振子、金属套筒、介质柱、圆柱隔板，天线罩及高频连接器，通过顶部加载、介质加载的方式，对单极子天线进行变形实现小型化，在双频工作的同时，展宽两个频段的带宽，实现全向的方向图。

上述的一种小型化双频套筒天线，金属振子位于天线的中心位置，作为天线的主要辐射单元，工作于基模与高次模，基模对应于低频，高次模对应于高频，由此实现双频工作。

上述的一种小型化双频套筒天线，所述的金属振子在结构上采用圆盘加载的蘑菇状结构，用于减小天线的径向尺寸。

上述的一种小型化双频套筒天线，所述的蘑菇状金属振子的杆径位置被介质柱包围，介质柱采用的是中空结构，对天线有加载作用，可以减小天线的横向尺寸，同时展宽天线在低频端与高频端的带宽。

上述的一种小型化双频套筒天线，所述的介质柱的下半部分被金属套筒包围，金属套筒的径向尺寸调节低频端的谐振频率，金属套筒的外径圆盘用作与载体连接的机械接口。

上述的一种小型化双频套筒天线，介质隔板位于金属套筒内的底部，用于隔断金属套筒与金属振子。

上述的一种小型化双频套筒天线，天线罩采用的是玻璃钢材料，位于天线的最外层位置，提高天线的环境适应性。

上述的一种小型化双频套筒天线，所述的金属振子低端中心位置加工有内螺纹，与高频连接器连接，高频连接器的内导体外露部分带有外螺纹，高频连接器的法兰盘采用四个螺钉安装于金属套筒的底部中心位置，为便于安装，高频连接器的内导体与本体可拆卸连接。

上述的一种小型化双频套筒天线，金属套筒下部攻丝形成内螺纹，介质柱下部攻丝形成外螺纹、里面攻丝形成内螺纹，金属振子下部攻丝形成外螺纹，三者采用内外螺纹连接，提高其装配可靠性。

本实用新型的有益效果是，本实用新型小型化双频套筒天线通过对振子天线基模与高次模的使用，实现双频工作以及双频上的全向辐射，同时通过改变金属套筒的高度实现频率可调。金属振子通过圆盘加载以及周围的介质加载减小天线的尺寸，实现天线的小型化。外部采用玻璃钢天线罩提高天线的机载环境适应性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的结构图；

图2为本实用新型的驻波比曲线的示意图；

图3为本实用新型的低频段中心频率处E方向图的示意图；

图4为本实用新型的低频段中心频率处H方向图的示意图；

图5为本实用新型的高频段中心频率处E方向图的示意图；

图6为本实用新型的高频段中心频率处H方向图的示意图。

附图标记说明如下：

1、金属振子；2、金属套筒；3、介质柱；4、圆柱隔板；5、天线罩；6、高频连接器；7、第一螺纹连接面；8、第二螺纹连接面；9、法兰盘；10、内导体。

具体实施方式

一种小型化双频套筒天线，包括金属振子1、金属套筒2、介质柱3、圆柱隔板4，天线罩5及高频连接器6。金属振子1顶部采用圆盘加载方式实现径向尺寸的小型化，工作时产生基模与高次模，由此实现双频工作，由于金属振子1是单极振子，可以实现全向方向图，介质柱3为中空结构，环绕于金属振子1，有介质加载作用，在展宽带宽的基础上减小直径，实现天线横向尺寸小型化，金属套筒2环绕于介质柱3，底部开口用于高频连接器6的安装，底面曲率与天线载体表面曲率一致，金属套筒2的高度可以调节低端的谐振频率，圆柱隔板4位于金属套筒内最低部，隔开金属振子1与金属套筒2，防止两者出现短路，高频连接器6上法兰盘9采用四个安装螺钉固定在金属套筒2的底部，高频连接器6的内导体10外露部分采用螺纹结构，并且是可分离设计，连接于金属振子1上，由此实现对天线馈电的馈电功能，第一螺纹连接面7实现金属振子1于介质柱3的可靠连接，第二螺纹连接面8实现介质柱3与金属套筒2的可靠连接，天线罩5位于天线的最外部，采用的是玻璃钢材料，把天线外露部分完全覆盖，用以提高天线的环境适应性。

实际运用时，该天线可设计尺寸为：金属振子顶端圆盘直径26mm、厚度2mm，振子的圆盘下面部分直径4mm、长度55mm，底部外螺纹部分长度15mm，介质柱为中空结构，中间孔直径4mm、长度55mm，从中心位置径向贯穿介质柱，外径26mm部分的长度为26mm、外径22mm部分的长度为29mm、底部内、外螺纹部分的长度都为15mm，金属套筒上面圆筒部分外径26mm、壁厚2mm，圆筒内深度30mm，底座厚度5mm，圆筒内螺纹长度15mm，中间安装法兰盘的开槽深度1.1mm，中间圆形开孔直径5.3mm，圆柱隔板直径22mm，厚度1mm，中心圆孔直径2.2mm，天线罩壁厚2mm，覆盖除金属套筒下表面外所有部分，高频连接器外露的内导体直径2mm。

图2为本实用新型的驻波曲线的示意图。天线较低频段的驻波最小点频率为0.92GHz，带宽为0.85GHz～1.04GHz，较高频段的驻波最小点频率为1.43GHz，带宽为1.25GHz～1.6GHz。

图3为本实用新型的低频段中心频率处E方向图的示意图，天线具有8字形辐射特性，增益可以达到2.53dB。

图4为本实用新型的低频段中心频率处H方向图的示意图，天线具有全向辐射特性，平坦度为-0.2dB。

图5为本实用新型的高频段中心频率处E方向图的示意图，天线具有8字形辐射特性，增益可以达到2.34dB。

图6为本实用新型的高频段中心频率处H面方向图的示意图，天线具有全向辐射特性，平坦度为0.3dB。

综上，本实用新型是一种基于单极振子的套筒结构，具有双频工作以及全向辐射的电性能，通过顶端圆盘与介质柱的加载，实现天线的小型化，外部天线罩的使用，使其具有很高的环境适应性，适合用于机载吊舱的通信天线。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离实用新型精神的精神和范围的范围下的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种小型化双频套筒天线，其特征在于：包括金属振子、金属套筒、介质柱、圆柱隔板，天线罩及高频连接器，通过顶部加载、介质加载的方式，对单极子天线进行变形实现小型化，在双频工作的同时，展宽两个频段的带宽，实现全向的方向图；

金属振子位于天线的中心位置，作为天线的主要辐射单元，工作于基模与高次模，基模对应于低频，高次模对应于高频，由此实现双频工作；

金属振子在结构上采用圆盘加载的蘑菇状结构，用于减小天线的径向尺寸；

蘑菇状金属振子的杆径位置被介质柱包围，介质柱采用的是中空结构，对天线有加载作用，可以减小天线的横向尺寸，同时展宽天线在低频端与高频端的带宽；

介质柱的下半部分被金属套筒包围，金属套筒的径向尺寸调节低频端的谐振频率，金属套筒的外径圆盘用作与载体连接的机械接口；

介质隔板位于金属套筒内的底部，用于隔断金属套筒与金属振子；

天线罩采用的是玻璃钢材料，位于天线的最外层位置，提高天线的环境适应性；

金属振子低端中心位置加工有内螺纹，与高频连接器连接，高频连接器的内导体外露部分带有外螺纹，高频连接器的法兰盘采用四个螺钉安装于金属套筒的底部中心位置，为便于安装，高频连接器的内导体与本体可拆卸连接；

金属套筒下部攻丝形成内螺纹，介质柱下部攻丝形成外螺纹、里面攻丝形成内螺纹，金属振子下部攻丝形成外螺纹，三者采用内外螺纹连接，提高其装配可靠性。

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