專(zhuān)利名稱(chēng)：特高頻/甚高頻高增益、寬頻帶定向天線(xiàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種特高頻/甚高頻(UHF/VHF)高增益、寬頻帶定向天線(xiàn)，用于通信、導(dǎo)航、氣象探測(cè)、核爆探測(cè)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為一類(lèi)頻率無(wú)關(guān)天線(xiàn)，對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)由D.H.DuHamel和D.E.lsbell在1957年提出見(jiàn)D.H.DuHamel and D.E.lsbell，“BroadbandLogarithmically Periodic Antenna Structures，”IRE National ConventionRecord，pt.1，pp.119～128，1957。最典型的振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)發(fā)表在D.E.lsbell為作者的科技論文“Log Periodic Dipole Arrays，”IRE Trans AntennasPropagation，Vol.AP-8，pp.260～267，May 1960中，有關(guān)振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)的分析與設(shè)計(jì)可參閱R.L.Carrel的博士學(xué)位論文“Analysis and Design ofthe Log-Periodic Dipole Antenna，”P(pán)h.D.Dissertation，Elec.Eng.Dept.，University of Illinois，1961，University Microfilms，Inc.，Ann Arbor，MI.幾十年來(lái)，對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用，它已經(jīng)成為天線(xiàn)工程中常用的寬頻帶天線(xiàn)之一，市場(chǎng)上已有成熟的商用產(chǎn)品。
據(jù)C.A.Balanis，Antenna TheoryAnalysis and Design，Second Edition，John Wiley & Sons，Inc.，1997一書(shū)中pp.559～560的介紹，商用振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)在225～400MHz頻段內(nèi)的增益只有5.5dBi。該天線(xiàn)的橫向尺寸根據(jù)工作波長(zhǎng)而定，工作波長(zhǎng)越長(zhǎng)，天線(xiàn)尺寸就越大。此外，該天線(xiàn)的相位中心不是一個(gè)固定的點(diǎn)，它在天線(xiàn)的幾何中心線(xiàn)上沿縱向隨頻率的變化而變化，天線(xiàn)尺寸小的一端對(duì)應(yīng)工作頻帶的高端，而天線(xiàn)尺寸大的一端對(duì)應(yīng)工作頻帶的低端?，F(xiàn)有商用振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)產(chǎn)品的這些缺陷限制了其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種UHF/VHF高增益、寬頻帶定向天線(xiàn)，以解決現(xiàn)有的振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)存在的頻帶窄、增益低、天線(xiàn)尺寸大的問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的它首先按照常規(guī)的方法來(lái)設(shè)計(jì)單個(gè)振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)，為了解決天線(xiàn)橫向尺寸大的問(wèn)題，把其中的直線(xiàn)振子均變?yōu)門(mén)形結(jié)構(gòu)，然后把相同的兩副T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)排成一個(gè)錐體形的2元陣結(jié)構(gòu)，就構(gòu)成了本發(fā)明UHF/VHF高增益、寬頻帶定向天線(xiàn)。具體地說(shuō)，UHF/VHF高增益、寬頻帶定向天線(xiàn)包括硬同軸電纜、金屬接地板、金屬連接條、兩副相同的T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)。把兩副相同的T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)排成一個(gè)錐體形的2元陣結(jié)構(gòu)，該錐體形的2元陣結(jié)構(gòu)安裝在金屬接地板上，其上端用金屬連接條連接，用硬同軸電纜饋送信號(hào)。
上述的UHF/VHF高增益、寬頻帶定向天線(xiàn)，兩副相同的T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)，每副天線(xiàn)均由T形振子、介質(zhì)固定板、金屬支撐架、介質(zhì)支撐塊組成。每個(gè)T形振子都分成左右對(duì)稱(chēng)的兩部分，分別安裝在金屬支撐架上；金屬支撐架用介質(zhì)固定板連接固定；介質(zhì)支撐塊安裝在金屬支撐架的下端，再將介質(zhì)支撐塊安裝在金屬接地板上，兩副T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)的金屬支撐架上端用金屬連接條連接。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)1.天線(xiàn)具有很寬的工作頻帶，相對(duì)頻帶寬度達(dá)到了67％；2.天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了高增益，頻帶內(nèi)增益大于8.5dBi；3.天線(xiàn)的相位中心為一個(gè)固定點(diǎn)，不隨頻率變化；4.天線(xiàn)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了小型化，體積為長(zhǎng)×寬×高＝610×580×1200mm3；5.天線(xiàn)達(dá)到了如下的技術(shù)指標(biāo)頻率范圍225～400MHz； 電壓駐波比≤2；增益8.5dBi；水平面3dB波瓣寬度≥55°；垂直面3dB波瓣寬度≥±25°；極化方向垂直極化；功率容量200W(連續(xù)波)。
由于本發(fā)明具有上述的優(yōu)點(diǎn)，因此具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。它可應(yīng)用于通信、探測(cè)等領(lǐng)域。所提出的寬頻帶、高增益、小型化天線(xiàn)技術(shù)可推廣應(yīng)用于其它頻段天線(xiàn)的設(shè)計(jì)中。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成示意2是本發(fā)明頻帶內(nèi)的電壓駐波比測(cè)試曲線(xiàn)圖3a是本發(fā)明225MHz頻點(diǎn)的實(shí)測(cè)E面方向3b是本發(fā)明225MHz頻點(diǎn)的實(shí)測(cè)H面方向4a是本發(fā)明325MHz頻點(diǎn)的實(shí)測(cè)E面方向4b是本發(fā)明325MHz頻點(diǎn)的實(shí)測(cè)H面方向5a是本發(fā)明400MHz頻點(diǎn)的實(shí)測(cè)E面方向5b是本發(fā)明400MHz頻點(diǎn)的實(shí)測(cè)H面方向圖具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，它是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成示意圖。該天線(xiàn)包括金屬接地板16、金屬連接條13、14、硬同軸電纜15和兩副相同的T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)17和18。該兩副相同的T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)17和18在保持兩個(gè)單元天線(xiàn)的振子平行的條件下，把兩個(gè)單元天線(xiàn)短振子一端的間距，相對(duì)于長(zhǎng)振子一端的間距縮小，而后者的間距增大，排列起來(lái)構(gòu)成一個(gè)錐體形的2元陣結(jié)構(gòu)。該錐體形的2元陣結(jié)構(gòu)安裝在金屬接地板16上，其上端用金屬連接條13和14連接，用硬同軸電纜15饋送信號(hào)，硬同軸電纜15的內(nèi)導(dǎo)體與金屬連接條14連接，外導(dǎo)體與金屬連接條13連接。兩副相同的T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)17和18，每副天線(xiàn)均由T形振子1、2、3、4、5、6、7、介質(zhì)固定板8、金屬支撐架9和10、介質(zhì)支撐塊11和12組成。每個(gè)T形振子都分成左右相同的兩部分，分別安裝在金屬支撐架9和10上；金屬支撐架9、10用介質(zhì)固定板8連接固定；介質(zhì)支撐塊11和12分別安裝在金屬支撐架9、10的下端，把兩個(gè)T形振子對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)與金屬接地板16相隔離，再將介質(zhì)支撐塊安裝在金屬接地板16上。該金屬接地板利用了鏡像原理，使雙振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)的相位中心始終位于金屬接地板16的中心，不隨頻率變化，同時(shí)明顯地改善了天線(xiàn)的前后輻射比，提高了天線(xiàn)的帶內(nèi)增益。上述的T形振子的設(shè)計(jì)，它首先按照常規(guī)的方法來(lái)設(shè)計(jì)單個(gè)振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)，為了解決天線(xiàn)橫向尺寸大的問(wèn)題，把其中的直線(xiàn)振子均變?yōu)門(mén)形結(jié)構(gòu)，每個(gè)T形振子都分別由縱臂和橫臂組成，縱臂長(zhǎng)度H和橫臂長(zhǎng)度L之比的取值范圍為0.4～0.65。本發(fā)明天線(xiàn)頻帶內(nèi)的增益用比較法測(cè)量的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表1中的標(biāo)準(zhǔn)天線(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)單對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)，待測(cè)天線(xiàn)為UHF/VHF高增益、寬頻帶定向天線(xiàn)。
表1

本發(fā)明的電性能可通過(guò)如下的測(cè)試曲線(xiàn)和實(shí)測(cè)的E面和H面的方向圖給以反映圖2是本發(fā)明頻帶內(nèi)的電壓駐波比測(cè)試曲線(xiàn)。電壓駐波比測(cè)試結(jié)果表明，天線(xiàn)在225～400MHz頻帶內(nèi)電壓駐波比均小于1.9；圖3a和圖3b分別給出了天線(xiàn)在225MHz頻點(diǎn)的實(shí)測(cè)E面和H面方向圖；圖4a和圖4b分別給出了天線(xiàn)在325MHz頻點(diǎn)的實(shí)測(cè)E面和H面方向圖；圖5a和圖5b分別給出了天線(xiàn)在400MHz頻點(diǎn)的實(shí)測(cè)E面和H面方向圖。
從以上E面和H面輻射方向圖測(cè)試結(jié)果表明，天線(xiàn)在頻帶內(nèi)滿(mǎn)足了方向圖覆蓋要求。
權(quán)利要求
1.一種特高頻/甚高頻高增益、寬頻帶定向天線(xiàn)，包括硬同軸電纜(15)、金屬接地板(16)、金屬連接條(13)和(14)，其特征在于還包括用T形振子做成的兩副相同的T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)(17)、(18)，該兩副相同的T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)排成一個(gè)錐體形的2元陣結(jié)構(gòu)，并將錐體形的2元陣結(jié)構(gòu)安裝在金屬接地板(16)上，其上端用金屬連接條(13)和(14)連接，用硬同軸電纜(15)饋送信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特高頻/甚高頻高增益、寬頻帶定向天線(xiàn)，其特征在于用T形振子做成的兩副相同的T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)(17)和(18)，每副天線(xiàn)均由T形振子(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、介質(zhì)固定板(8)、金屬支撐架(9)、(10)、介質(zhì)支撐塊(11)和(12)組成，每個(gè)T形振子都分成左右對(duì)稱(chēng)的兩部分，分別安裝在金屬支撐架(9)、(10)上；金屬支撐架(9)、(10)用介質(zhì)固定板(8)連接固定；介質(zhì)支撐塊(11)和(12)分別安裝在金屬支撐架(9)、(10)的下端，，再將介質(zhì)支撐塊安裝在金屬接地板(16)上，兩副T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)(17)和(18)的金屬支撐架(9)和(10)的上端分別用金屬連接條(14)和(13)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種特高頻/甚高頻高增益、寬頻帶定向天線(xiàn)，它涉及天線(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域。主要解決現(xiàn)有振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)尺寸大、頻帶內(nèi)增益低、相位中心在其幾何中心線(xiàn)上沿縱向隨頻率的變化而變化的問(wèn)題。本發(fā)明采用了用T形振子做成的兩副相同的T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)，該兩副T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)排成一個(gè)錐體形的2元陣結(jié)構(gòu)，并安裝在金屬接地板16上，其上端用金屬連接條13和14連接，用硬同軸電纜15饋送信號(hào)。每副T形振子型對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)均由T形振子1、2、3、4、5、6、7、介質(zhì)固定板8、金屬支撐架9和10、介質(zhì)支撐塊11和12組成。本發(fā)明可廣泛用于通信、導(dǎo)航、氣象探測(cè)、核爆探測(cè)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01Q21/00GK1758482SQ20051004305
公開(kāi)日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2005年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日
發(fā)明者張福順, 焦永昌 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)