專利名稱：適合近中遠通信距離使用的全向短波高增益天線陣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，具體說是適合近中遠距離通信使用的組合全向高增益短波天線陣。
背景技術(shù)：
短波是民用軍用實現(xiàn)近中遠距離通信最重要的手段之一，在信息化高速發(fā)展的當(dāng)今，由于電磁環(huán)境變得越來越惡劣，為了抗干擾，實現(xiàn)可靠的短波通信，就必須增大短波天線的增益，除選用增益高的單元短波天線外，但最有效的方法用單元高增益短波天線組陣， 但已有技術(shù)除用于遠距離數(shù)量極少的水平同相天線陣外，而大多數(shù)用于近中遠距離的短波通信天線均為多副單元天線，如一單元籠形天線、分支籠形天線、雙錐單極子天線、用有耗元件加載的三線和四線短波寬帶天線、扇錐天線和傘錐天線，這些天線不僅增益低，而且在收發(fā)信臺站天線場占地面積大，天線數(shù)量少，另外由于地價昂貴，新建天線場很難找到大的場地安裝架設(shè)天線。在有限大的場地上不能為用戶提供多副短波寬帶天線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出一種適合近中遠通信距離使用的全向短波高增益天線陣，通過雙極化組合陣列天線技術(shù)，提高天線增益，并通過天線層疊共桿架設(shè)，減少占地面積，在有限的場地上，同時實現(xiàn)共站架設(shè)多副寬帶高增益短波天線陣，以滿足多個用戶需要多副短波寬帶天線的要求。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括以下兩種技術(shù)方案技術(shù)方案1 本發(fā)明的全向短波高增益天線陣，包括垂直極化天線和水平極化天線，其中垂直極化天線，采用由N副角反射器天線4和支撐桿構(gòu)成的全向圓形陣列天線2， 4彡N彡12 ；水平極化天線，包括低頻段水平極化天線3和高頻段水平極化天線5兩部分，該低頻段水平極化天線3由兩副二元正交水平極化分支籠形陣列天線7和8構(gòu)成，該高頻段水平極化天線5采用由N副結(jié)構(gòu)相同的二元水平極化分支籠形天線51構(gòu)成，4 < N^ 12；所述的低頻段水平極化天線3固定在全向圓形陣列天線2的上面；高頻段水平極化天線5固定在全向圓形陣列天線2圓周上。上述全向短波高增益天線陣，其中角反射器天線4由角反射器21、寬帶雙錐單極子輻射單元59及支撐桿組成；角反射器21，由夾角為a的兩個金屬網(wǎng)面組成，寬帶雙錐單極子輻射單元59位于兩個網(wǎng)面之間，90° SaS 30°。所述金屬網(wǎng)面進一步由多根垂直金屬線和拉線44組成，這些垂直金屬線以間隔為0. 1 λ min均勻排列在拉線44下部，其中Xmin為最高工作頻率對應(yīng)的波長；所述寬帶雙錐單極子輻射單元59由高度H = 0. 6 λ ^，最大直徑D = 0. 3 λ ^的雙錐單極子和同軸線構(gòu)成。上述全向短波高增益天線陣，其中N個角反射器的支撐桿共設(shè)為Ν+1根，其中一根作為中心共用支撐桿，其余N根作為外圍支撐桿，且等間距布局形成直徑2R為12 λ max的圓形支架，拉線44固定在該中心桿與外圍支撐桿之間，該中心支撐桿與4根外圍支撐桿的高度為Hl ；其余N-4外圍支撐桿高度均為H2 = 1. 5 λ max，Hl是H2的1. 25倍。上述全向短波高增益天線陣，其中兩副二元正交水平極化分支籠形陣列天線7和 8固定在高度為Hl的支撐桿的頂端；N副結(jié)構(gòu)相同的二元水平極化分支籠形天線51固定在所有外圍支撐桿的1.5λ χ高度處。技術(shù)方案2:本發(fā)明的全向短波高增益天線陣，包括垂直極化天線合水平極化天線，其中垂直極化天線，采用由N副對數(shù)周期天線61和支撐桿22構(gòu)成的高頻段全向圓形陣列天線60,4 ^ N^ 12 ；水平極化天線，包括低頻段水平極化天線3和高頻段水平極化天線5兩部分，該低頻段水平極化天線3由兩副二元正交水平極化分支籠形陣列天線7和8構(gòu)成，該高頻段水平極化天線采用由多副結(jié)構(gòu)相同的二元水平極化分支籠形天線51構(gòu)成的全向圓形陣列天線5;上述高頻段全向圓形陣列天線60，其中所述的對數(shù)周期天線61由多根垂直金屬線和同軸線構(gòu)成。上述全向短波高增益天線陣，其中所述低頻段水平極化天線3和高頻段水平極化天線5共用支撐桿對、26、觀、30，由于支撐桿24J6、28、30和支撐桿23、25、27、四的高度不同，即支撐桿對、26、觀、30比支撐桿23、25、27、四高，且高頻段水平極化天線5位于高頻段全向圓形陣列天線60的圓周上，因而高頻段全向圓形陣列天線60，低頻段水平極化天線3 和高頻段水平極化天線5，三者之間形成空間層疊結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.本發(fā)明由于用兩副正交二元水平分支籠形天線組陣，構(gòu)成高仰角低頻段水平極化天線，提高了天線的增益。2.本發(fā)明由于用寬帶垂直極化角反射器天線或?qū)?shù)周期天線作為高頻段短波垂直極化定向天線，都是高增益天線，提高了通信距離。3.本發(fā)明由于用多副二元水平分支籠形天線構(gòu)成高頻段水平極化天線，利用中低仰角，通過天波反射，可全方位完成中遠距離通信任務(wù)。4.本發(fā)明由于用低頻段水平極化天線3固定在全向圓形陣列天線2的上面；高頻段水平極化天線5固定在全向圓形陣列天線2圓周上，既節(jié)約了安裝架設(shè)天線的場地及支撐桿，又使天線的數(shù)量增加，而且高仰角和低仰角均具有全向性。5.垂直極化天線和水平極化天線均為網(wǎng)線結(jié)構(gòu)，不僅風(fēng)阻小，造價低。而且易承受
大功率。6.兩副低頻段二元水平極化分支籠形天線彼此垂直，它們又與垂直極化角反射器天線或?qū)?shù)周期天線垂直，8副高頻段二元水平分支籠形天線也與垂直極化角反射器天線或垂直極化對數(shù)周期天線垂直，雖然與低頻段二元水平分支籠形天線不垂直，但夾角也有 68°，而且它們不位于同一層，因而相互影響很小。因而能需要多副短波寬帶天線的要求。 供多個用戶使用。7.采用增益高的單元天線和陣列天線技術(shù)來克服已有技術(shù)天線增益低的缺點； 采用雙極化組合陣列天線，在有限大的場地上，同時實現(xiàn)共站架設(shè)多副寬帶高增益短波天CN 102544762 A線陣，克服已有技術(shù)天線數(shù)量少、占地面積大，新建場地地價昂貴的缺點；采用天線層疊共桿架設(shè)來減小分散單層架設(shè)天線的費用。仿真結(jié)果表明在(8 30)MHz頻段內(nèi)使用的垂直極化天線，電壓駐波比彡3. 0， 平均增益>8.0dBi。高、低頻段二元水平分支籠形天線在各自的工作頻段內(nèi)，電壓駐波比 ^ 3. 0，平均增益彡10. OdBi。本發(fā)明的目的，特征及優(yōu)點，下面結(jié)合附圖作詳細說明。


圖1是本發(fā)明的第一實施例中的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明第一實施例中的垂直極化天線結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖2中的一個角反射器天線結(jié)構(gòu)圖；圖4是本本發(fā)明的第一實施例中低頻段水平極化天線結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明的第一實施例中的高頻段水平極化天線結(jié)構(gòu)圖；圖6是圖5中的一個二元水平極化分支籠形天線51的結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明的第二實施例中的整體結(jié)構(gòu)圖；圖8是本發(fā)明第二實施例中的垂直極化天線結(jié)構(gòu)圖；圖9是本發(fā)明第二實施例中的對數(shù)周期天線結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式實施例1參照圖1，本發(fā)明的全向短波高增益天線陣，包括垂直極化天線和水平極化天線， 其中所述垂直極化天線，采用由N副角反射器天線4構(gòu)成的全向圓形陣列天線2， 12，本實例給出8副角反射器天線，但不限于8副。所述全向圓形陣列天線2的結(jié)
構(gòu)，如圖2所示，它由在8 30MHz頻段頻段內(nèi)8副結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的角反射器天線4連接而成。每副角反射器天線4的結(jié)構(gòu)如圖3所示，它包括角反射器21、寬帶雙錐單極子輻射單元59及支撐桿。該角反射器21，由夾角為a的兩個金屬網(wǎng)面組成，90°，金屬
網(wǎng)面由多根垂直金屬線組成；該寬帶雙錐單極子輻射單元59位于兩個網(wǎng)面之間，它由高度 H = 0.6 λ Q，最大直徑D = 0. 3 λ Q的雙錐單極子和同軸線構(gòu)成，λ Q為8 30MHz頻段的中心波長。N個角反射器的支撐桿共設(shè)為N+1根，其中一根作為中心共用支撐桿，其余N根作為外圍支撐桿，且等間距布局形成直徑2R為12 λ max的圓形支架，λ _為8 30MHz頻段的中心波長，這些支撐桿的高度分為兩種，其中中心支撐桿與4根外圍支撐桿的高度為Hl ；其余N-4外圍支撐桿高度均為H2 = 1. 5 λ min，Hl是H2的1. 25倍。中心共用支撐桿與每個外圍支撐桿之間設(shè)有拉線，每個拉線的下面設(shè)有多根垂直金屬線，這些垂直金屬線以0.1 Xmin 的間隔均勻排列。 本實施例給出8副角反射器天線，如圖2所示，8副角反射器通過9根支撐桿固定， 其中支撐桿22為中心共用支撐桿，其余8根支撐桿23、24、25、26、27、28、四、30作為外圍支撐桿以等間距布局成直徑2R為12 λ max的圓形支架，支撐桿22，24, 26,28, 30的高度均為 H1，支撐桿23，25，27，29的高度均為H2，λ min為30MHz頻段所對應(yīng)的波長。中心支撐桿22與外圍支撐桿23、24、25、26、27、28、四、30之間均設(shè)有拉線44，垂直金屬線的一端與拉線44 固定，另一端用地錨固定，其中λ min為最高工作頻率對應(yīng)的波長。所述水平極化天線，由低頻段水平極化天線3和高頻段水平極化天線5兩部分構(gòu)成。其中低頻段水平極化天線3如圖4所示，它由在3 15MHz低頻頻段內(nèi)兩副結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的ニ元水平極化分支籠形陣列天線7和8構(gòu)成，該ニ元水平極化分支籠形陣列天線7和8正交架設(shè)，且ニ元水平極化分支籠形陣列天線7的一端固定在外圍支撐桿沈頂端， 另一端固定在外圍支撐桿30頂端，ニ元水平極化分支籠形陣列天線8的一端固定在外圍支撐桿M頂端，另一端固定在外圍支撐桿觀頂端，兩者的交點處固定在中心支撐桿22的頂立面。高頻段水平極化天線5，由N副結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的ニ元水平極化分支籠形天線 51構(gòu)成，4 ^N^ 12，這些ニ元水平極化分支籠形天線51依次水平固定在上述由外圍支撐桿形成直徑2R為12 λ max的圓形支架上。本實施例給出8副ニ元水平極化分支籠形天線51，但不限于8副，如圖5所示，每副ニ元水平極化分支籠形天線51由在8 30MHz高頻頻段內(nèi)的兩個分支籠形天線42和43 并聯(lián)組陣構(gòu)成，如圖6所示。該8副結(jié)構(gòu)尺寸完全相同ニ元水平極化分支籠形天線，固定在外圍支撐桿23、24、25、26、27、28、四、30的1.5λ·高度處。此處低頻段水平極化天線3和高頻段水平極化天線5共用支撐桿對、26、觀、30，由干支撐桿對、26、觀、30和支撐桿23、 25、27、四的高度不同，即支撐桿對、26、州、30比支撐桿23、25、27、四高，且高頻段水平極化天線5位于全向圓形陣列天線2的圓周上，因而全向圓形陣列天線2，低頻段水平極化天線 3和高頻段水平極化天線5，三者之間形成空間層疊結(jié)構(gòu)。實施例2參照圖7，本發(fā)明的全向短波高増益天線陣，包括垂直極化天線和水平極化天線， 其中垂直極化天線，采用由N副對數(shù)周期天線61構(gòu)成的高頻段全向圓形陣列天線60， 4彡N彡12，本實例給出8副對數(shù)周期天線，但不限于8副。每副對數(shù)周期天線61的結(jié)構(gòu)如圖9所示，它由多根垂直金屬線和饋線支撐桿22 構(gòu)成。所述高頻段全向圓形陣列天線60的結(jié)構(gòu)，如圖8所示，它由在8 30MHz頻段頻段內(nèi)8副結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的對數(shù)周期天線61連接而成。8副對數(shù)周期天線61的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，并以45°等間距布局在直徑2R為12 λ _的圓周上。位于中心支撐桿22作為每個對數(shù)周期天線共用支撐桿。水平極化天線，由低頻段水平極化天線3和高頻段水平極化天線5兩部分構(gòu)成。所述低頻段水平極化天線3，由在3 15MHz低頻頻段內(nèi)兩副結(jié)構(gòu)相同的ニ元正交水平極化分支籠形陣列天線7和8構(gòu)成。所述高頻段水平極化天線5，由等間距位于直徑2R為12 λ max 圓周上的N副ニ元水平極化分支籠形天線51構(gòu)成，4 < N く 12，本實例給出8副ニ元水平極化分支籠形天線，但不限于8副。每個ニ元水平極化分支籠形天線結(jié)構(gòu)相同。該ニ元水平極化分支籠形天線51，由在8 30MHz高頻頻段內(nèi)的兩個分支籠形天線42和43構(gòu)成。低頻段水平極化天線3和高頻段水平極化天線5共用支撐桿對、26、觀、30，由干支撐桿對、26、觀、30和支撐桿23、25、27、四的高度不同，即支撐桿對、26、觀、30比支撐桿23、 25,27,29高，且高頻段水平極化天線5位于高頻段全向圓形陣列天線60的圓周上，因而高頻段全向圓形陣列天線60，低頻段水平極化天線3和高頻段水平極化天線5，三者之間形成
空間層疊結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明由于垂直極化天線和水平極化天線極化正交，而且低頻段水平極化天線3 和高頻段水平極化天線5處于不同層面，因而天線之間相互影響極小，能在相對小的場地上，將低頻段水平極化天線3和高頻段水平極化天線5進行組合，滿足了多個用戶需要多副短波寬帶天線的要求。
權(quán)利要求
1.一種適合近中遠通信距離使用的全向短波高增益天線陣，包括垂直極化天線和水平極化天線，其特征在于垂直極化天線，采用由N副角反射器天線(4)連接構(gòu)成的全向圓形陣列天線0)， 4彡N彡12 ；水平極化天線，包括低頻段水平極化天線C3)和高頻段水平極化天線( 兩部分，該低頻段水平極化天線(3)由兩副二元正交水平極化分支籠形陣列天線(7)和(8)組成， 該高頻段水平極化天線(5)由N副結(jié)構(gòu)相同的二元水平極化分支籠形天線(51)構(gòu)成， 4彡N彡12 ；所述的低頻段水平極化天線(3)固定在全向圓形陣列天線O)的上面；高頻段水平極化天線(5)固定在全向圓形陣列天線O)圓周上，形成空間層疊結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全向短波高增益天線陣，其特征在于角反射器天線由角反射器(21)、寬帶雙錐單極子輻射單元(59)及支撐桿組成；角反射器，由夾角為a的兩個金屬網(wǎng)面組成，寬帶雙錐單極子輻射單元(59)位于兩個網(wǎng)面之間，90° SaS 30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全向短波高增益天線陣，其特征在于所述金屬網(wǎng)面由多根垂直金屬線和拉線G4)組成，這些垂直金屬線以間隔為0. 均勻排列在拉線04)下部，其中Xmin為最高工作頻率對應(yīng)的波長；所述寬帶雙錐單極子輻射單元(59)由高度H = 0. 6 λ ^，最大直徑D = 0. 3 λ ^的雙錐單極子和同軸線構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全向短波高增益天線陣，其特征在于所述正交二元水平極化分支籠形陣列天線(7)和(8)，均由在3 15MHz低頻頻段內(nèi)的兩個分支籠形天線連接而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全向短波高增益天線陣，其特征在于每個二元水平極化分支籠形天線(51)，由8 30MHz高頻頻段內(nèi)的兩個分支籠形天線G2)和03)并聯(lián)組陣構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全向短波高增益天線陣，其特征在于N個角反射器的支撐桿共設(shè)為N+1根，其中一根作為中心共用支撐桿，其余N根作為外圍支撐桿，且等間距布局形成直徑2R為12 λ _的圓形支架，拉線04)固定在該中心桿與外圍支撐桿之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全向短波高增益天線陣，其特征在于中心支撐桿與4根外圍支撐桿的高度為Hl ；其余Ν-4外圍支撐桿高度均為Η2 = 1. 5 λ max, Hl是H2的1. 25倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的全向短波高增益天線陣，其特征在于兩副二元正交水平極化分支籠形陣列天線(7)和(8)固定在高度為Hl的支撐桿的頂端；N副結(jié)構(gòu)相同的二元水平極化分支籠形天線(51)固定在所有外圍支撐桿的1.5 λ max高度處。
9.一種適合近中遠通信距離使用的全向短波高增益天線陣，包括垂直極化天線和水平極化天線，其特征在于垂直極化天線，采用由N副對數(shù)周期天線(61)和支撐桿02)構(gòu)成的高頻段全向圓形陣列天線(60)，4≤N≤12;水平極化天線，包括低頻段水平極化天線C3)和高頻段水平極化天線( 兩部分，該低頻段水平極化天線(3)由兩副二元正交水平極化分支籠形陣列天線(7)和(8)組成， 該高頻段水平極化天線(5)由N副結(jié)構(gòu)相同的二元水平極化分支籠形天線(51)構(gòu)成， 4≤N≤12 ；所述的低頻段水平極化天線C3)固定在高頻段全向圓形陣列天線(60)的上面；高頻段CN 102544762 A_權(quán)禾丨J 要求書_2/2頁水平極化天線(5)固定在高頻段全向圓形陣列天線(60)圓周上，形成空間層疊結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的全向短波高增益天線陣，其特征在于，對數(shù)周期天線(61)由多根垂直金屬線和饋線構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提出一種全向短波高增益天線陣，主要解決現(xiàn)有短波臺站天線占地面積大、數(shù)量少、增益低的問題。其包括垂直極化天線和水平極化天線，該垂直極化天線，采用由多副角反射器天線(4)或?qū)?shù)周期天線(61)和支撐桿構(gòu)成的全向圓形陣列天線；該水平極化天線，包括由兩副二元正交水平極化分支籠形陣列天線(7)組成的低頻段水平極化天線(3)和由多副結(jié)構(gòu)相同的二元水平極化分支籠形天線(51)構(gòu)成高頻段水平極化天線(5)，低頻段水平極化天線(3)和高頻段水平極化天線(5)分別固定在全向圓形陣列天線的上面和圓周上。本發(fā)明具有占地面積少，天線增益高的優(yōu)點，可作為近、中、遠距離的通信天線。
文檔編號H01Q1/52GK102544762SQ20121001425
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者俱新德, 劉軍州, 張培團, 時長永, 趙玉軍, 陶偉 申請人:陜西海通天線有限責(zé)任公司