CN217641768U - 一种短波定向低仰角高增益发射天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天线技术领域，特别是一种短波定向低仰角高增益发射天线，天线包括支撑塔、支撑塔拉线、天线幕、阻抗变换器，所述天线幕为双层结构，包括上层辐射体和下层辐射体，辐射体中的振子的长度以及所述振子在集合线上的位置按照对数周期天线的规律分布，上层辐射体所在平面与所述下层辐射体所在平面的夹角为N度，N≤25°，所述支撑塔包括两个高支撑塔和三个低支撑塔，用于固定每层辐射体的两端，三个所述低支撑塔在地面的投影位于一条直线上，且三个低支撑塔之间的间距相等。本实用新型的天线能适配20kW短波发射机，能够在指定方位高效率发射大功率短波射频信号，对指定区域的有效覆盖距离可达10000千米。

Description

一种短波定向低仰角高增益发射天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，特别是一种短波定向低仰角高增益发射天线。

背景技术

对数周期天线主要用在超短波波段，也可作为短波通信天线和中波、短波的广播发射天线，对数周期天线的效率高，接近于发射期望值，与其它高增益天线相比，对数周期天线方向性更强，对无用方向信号的衰减更大且与频率无关，因此常常选用对数周期天线作为短波通信的发射天线，对数周期天线结构图如图1所示。

进一步的，为了适配更大功率的短波发射机，并且使得天线定向辐射的有效覆盖距离可达到10000千米以上，针对对数周期天线做了改进，采用双层阵列对数周期宽带天线，专利《一种短波双层阵列对数周期宽带天线》（公开号CN212848801U）公开了一种短波双层阵列对数周期宽带天线，包括辐射体、馈电网络、天线塔、下引线杆和拉线，辐射体为双层结构，每层辐射体包含振子和集合线，多组振子之间相互平行，并且多组振子的长度在集合线上的位置按照对数周期天线的规律分布；天线塔包括两个高天线塔和两个低天线塔，用于固定每层辐射体的两端；馈电网络连接辐射体与射频电缆，实现阻抗匹配；下引线杆设置在低天线塔端，用于支撑馈电网络，并且固定射频电缆；拉线一端连接天线塔的顶端，另一端固定在地面，多条拉线用于固定天线塔。

该天线在实际应用中仍然存在以下问题：1、占地面积大，给安装选址造成了困难；2、实际工作中，该天线的通信距离较难达到10000千米以上，与设计参数差距较大。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：为了克服上述双层阵列对数周期宽带天线的缺陷，对其进行了改进，提出了一种短波定向低仰角高增益发射天线。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种短波定向低仰角高增益发射天线，包括支撑塔、支撑塔拉线、天线幕、阻抗变换器，所述天线幕为双层结构，包括上层辐射体和下层辐射体，每层辐射体包含振子和集合线，多组所述振子之间相互平行，并且所述振子的长度以及所述振子在集合线上的位置按照对数周期天线的规律分布；所述支撑塔拉线一端连接支撑塔，另一端固定在地面，多条所述支撑塔拉线用于固定所述支撑塔；

所述支撑塔包括两个高支撑塔和三个低支撑塔，用于固定每层辐射体的两端，三个所述低支撑塔在地面的投影位于一条直线上，且三个低支撑塔之间的间距相等；所述阻抗变换器安装在低支撑塔上，用于连接所述天线幕与射频电缆，实现阻抗匹配；

所述上层辐射体的一端安装在两个高支撑塔的顶端，所述上层辐射体的另一端安装在三个低支撑塔的顶端；所述下层辐射体的一端安装在高支撑塔上离地一定距离处，所述下层辐射体的另一端安装在在三个低支撑塔的顶端，所述上层辐射体所在平面与所述下层辐射体所在平面的夹角为N度，N≤25°。

在原有双层辐射体的基础上，本案的定向低仰角高增益发射天线一方面对上层辐射体所在平面与所述上层辐射体所在平面的夹角进行了限定，使得射频能量辐射仰角在10°到25°，相比于原有的14°到30°，仰角更低，有利于能量的远距离传输，并且取消了下引线杆，而采用三个低支撑塔，并且三个所述低支撑塔在地面的投影位于一条直线上，且三个低支撑塔之间的间距相等，这样的设置下，相比于原有方案的优点在于，中间的低支撑塔不仅能固定阻抗变换器，还能对辐射体中的集合线进行拉伸，给了辐射体增加了受力点，即使辐射体面积较大，也能拉伸到一个平面，有利于射频能量按照预先设计的角度向外辐射。

作为优选方案，N等于14度。这样的角度下，辐射增益能达到13.9dBi～14.7dBi，增益效果最佳。

作为优选方案，所述高支撑塔高度为39米，所述低支撑塔高度为15米，并且所述下层辐射体的一端安装在高支撑塔上离地21.8米处。在天线高度能满足10000千米以上的距离的前提下，为了实现上层辐射体所在平面与所述上层辐射体所在平面的夹角为14°的优选方案，将辐射体支撑在15米到39米的高度，并且下层辐射体的一端安装在高支撑塔上离地21.8米处。

作为优选方案，所述每层辐射体包含22组振子。振子组数由18组增加到22组，增强了辐射强度，有利于远距离传输。

作为优选方案，所述辐射体一端的宽度为18米，所述辐射体另一端的宽度为26米。为了满足22组振子的需求，并且振子长度满足对数周期天线的特性，因此，天线振子的长度有所限制，进一步的，最短的振子为18米，最长的振子为26米，均做了优化，满足宽频段，高增益，方向性强的需求。

作为优选方案，所述高支撑塔和低支撑塔天线位之间的间距为46米，两个高支撑塔之间的间距为30米，相邻低支撑塔之间的间距是10米。

作为优选方案，所述辐射体采用φ6的铜绞线。

作为优选方案，所述支撑塔采用Q355圆钢。

综上，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的天线能适配20kW短波发射机，能够在指定方位高效率发射大功率短波射频信号，对指定区域的有效覆盖距离可达10000千米，并且辐射增益能达到13.9dBi～14.7dBi，增益效果最佳，方向性更强，另外，改进后，占地面积小，安装方便，天线辐射体延展更符合软件仿真的理想状态。

附图说明

图1是背景技术中对数周期天线结构图；

图2是本实用新型实施例1中的定向低仰角高增益发射天线整体图；

图3是本实用新型实施例1中的定向低仰角高增益发射天线侧视图；

图4是本实用新型实施例1中辐射体的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种短波定向低仰角高增益发射天线结构图如图2所示，主要包括支撑塔、支撑塔拉线、天线幕、阻抗变换器。

其中，天线幕为双层结构，包括上层辐射体2和下层辐射体3，每层辐射体包含振子7和集合线8，多组振子7之间相互平行，并且振子的长度以及振子在集合线上的位置按照对数周期天线的规律分布。支撑塔拉线4一端连接支撑塔，另一端固定在地面，多条支撑塔拉线4用于固定支撑塔。

支撑塔包括两个高支撑塔1和三个低支撑塔6，用于固定每层辐射体的两端，三个低支撑塔6在地面的投影位于一条直线上，且三个低支撑塔之间的间距相等；作为优选方案，相邻低支撑塔之间的间距为10米，所以两端的低支撑塔之间的间距为20米。

阻抗变换器安装在中间的低支撑塔上，距离集合线8的尾端较近，用于连接天线幕与射频电缆，实现阻抗匹配。

上层辐射体2的一端安装在两个高支撑塔1的顶端，上层辐射体2的另一端安装在三个低支撑塔6的顶端；下层辐射体的一端安装在高支撑塔1上离地一定距离处，下层辐射体3的另一端安装在在三个低支撑塔6的顶端，上层辐射体所在平面与下层辐射体所在平面的夹角为N度，N≤25°。

作为优选方案，N等于14度。这样的角度下，辐射增益能达到13.9dBi～14.7dBi，增益效果最佳，定向低仰角高增益发射天线侧视图如图3所示，从侧视图中可以看到上层辐射体所在平面与下层辐射体所在平面的夹角。

作为优选方案，所述高支撑塔高度为39米，所述低支撑塔高度为15米，并且所述下层辐射体的一端安装在高支撑塔上离地21.8米处。在天线高度能满足10000千米以上的距离的前提下，为了实现上层辐射体所在平面与所述上层辐射体所在平面的夹角为14°的优选方案，将辐射体支撑在15米到39米的高度，并且下层辐射体的一端安装在高支撑塔上离地21.8米处。

作为优选方案，所述每层辐射体包含22组振子。振子组数由18组增加到22组，增强了辐射强度，有利于远距离传输。

作为优选方案，所述辐射体一端的宽度为18米，所述辐射体另一端的宽度为26米。为了满足22组振子的需求，并且振子长度满足对数周期天线的特性，因此，天线振子的长度有所限制，进一步的，最短的振子为18米，最长的振子为26米，均做了优化，满足宽频段，高增益，方向性强的需求，辐射体的俯视图如图4所示，能从图4中清楚地看到振子长度按照对数周期特性，从18米延伸到26米，并且长的一端固定在高支撑塔，端的一端固定在低支撑塔。

作为优选方案，所述高支撑塔和低支撑塔天线位之间的间距为46米，两个高支撑塔之间的间距为30米，相邻低支撑塔之间的间距是10米。

作为优选方案，所述辐射体采用φ6的铜绞线。

作为优选方案，所述支撑塔采用Q355圆钢。

实施例2

第一次试验是对定向低仰角高增益发射天线进行了24小时通信试验，试验过程中该天线与1kW短波发射机、短波信号处理设备进行连接，试验全程天线及陪试设备均工作正常，并且陪试的接收站点能收到探测信号。第二次试验采用20kW短波发射机对该天线的承受功率和连续工作时间进行了试验，试验全程20kW短波发射机工作正常。

（1）天波试验基本情况

该型天线指向：285度；

陪试设备：1kW短波发射机、短波信号处理设备等；

接收站点：站点A、站点B、站点C、站点D、站点E等业务网收信站点（各接收站点与定向低仰角高增益发射天线的距离覆盖0～3500km）。

（2）天波试验数据统计分析

试验结束后，对各接收站点的数据进行了汇总、统计，按距离划分为1000km、2000km、3000km三个等级进行统计分析，其中1000km等级为距离定向低仰角高增益发射天线0～1500km的陪试接收站点，2000km等级为距离定向低仰角高增益发射天线1500～2500km的陪试接收站点，3000km等级为距离定向低仰角高增益发射天线2500～3500km的陪试接收站点。试验显示该型天线具有较好的兼容性，可与系统中相关设备互联互通，24小时都能找到用于通信的频点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种短波定向低仰角高增益发射天线，包括支撑塔、支撑塔拉线、天线幕、阻抗变换器，所述天线幕为双层结构，包括上层辐射体和下层辐射体，每层辐射体包含振子和集合线，多组所述振子之间相互平行，并且所述振子的长度以及所述振子在集合线上的位置按照对数周期天线的规律分布；所述支撑塔拉线一端连接支撑塔，另一端固定在地面，多条所述支撑塔拉线用于固定所述支撑塔；其特征在于，

所述支撑塔包括两个高支撑塔和三个低支撑塔，用于固定每层辐射体的两端，三个所述低支撑塔在地面的投影位于一条直线上，且三个低支撑塔之间的间距相等；

所述阻抗变换器安装在低支撑塔上，用于连接所述天线幕与射频电缆，实现阻抗匹配；

所述上层辐射体的一端安装在两个高支撑塔的顶端，所述上层辐射体的另一端安装在三个低支撑塔的顶端；所述下层辐射体的一端安装在高支撑塔上离地一定距离处，所述下层辐射体的另一端安装在三个低支撑塔的顶端，所述上层辐射体所在平面与所述下层辐射体所在平面的夹角为N度，N≤25°。

2.如权利要求1所述的一种短波定向低仰角高增益发射天线，其特征在于，N等于14度。

3.如权利要求1所述的一种短波定向低仰角高增益发射天线，其特征在于，所述高支撑塔高度为39米，所述低支撑塔高度为15米，并且所述下层辐射体的一端安装在高支撑塔上离地21.8米处。

4.如权利要求1所述的一种短波定向低仰角高增益发射天线，其特征在于，所述每层辐射体包含22组振子。

5.如权利要求4所述的一种短波定向低仰角高增益发射天线，其特征在于，所述辐射体一端的宽度为18米，所述辐射体另一端的宽度为26米。

6.如权利要求1所述的一种短波定向低仰角高增益发射天线，其特征在于，所述高支撑塔和低支撑塔天线位之间的间距为46米，两个高支撑塔之间的间距为30米，相邻低支撑塔之间的间距是10米。

7.如权利要求1-6任一所述的一种短波定向低仰角高增益发射天线，其特征在于，所述辐射体采用φ6的铜绞线。

8.如权利要求7所述的一种短波定向低仰角高增益发射天线，其特征在于，所述支撑塔采用Q355圆钢。

Images