Vhf波段與x波段復(fù)合天線(xiàn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天線(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種VHF與X雙波段復(fù)合的天線(xiàn)，可用于大型艦船或其他較大載體的天線(xiàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]在短波通信過(guò)程中，通常希望通信用天線(xiàn)能夠在水平面內(nèi)形成一個(gè)全向的方向圖，較為常見(jiàn)的通信天線(xiàn)形式有半波陣子天線(xiàn)和帶地面反射板的單極子天線(xiàn)等，而帶地面反射板的單極子天線(xiàn)可以看作是特殊的半波陣子天線(xiàn)。半波陣子天線(xiàn)的工作原理如圖1所示，信號(hào)源通過(guò)高頻接頭對(duì)半波陣子的兩臂饋以等幅反相的高頻電流，高頻電流通過(guò)半波陣子的兩臂形成有效輻射得到遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖。
[0003]在某些通信天線(xiàn)的安裝架設(shè)過(guò)程當(dāng)中要求整個(gè)安裝和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有較高的可靠性、較小的架設(shè)空間以及多個(gè)高架系統(tǒng)之間不存在相互影響。這就要求通信天線(xiàn)與其它一個(gè)或者多個(gè)天線(xiàn)進(jìn)行復(fù)合。現(xiàn)階段通信天線(xiàn)與其它天線(xiàn)進(jìn)行復(fù)合主要有物理上的復(fù)合和電氣上的復(fù)合兩種，物理上的復(fù)合是將通信天線(xiàn)與被復(fù)合天線(xiàn)固定在同一個(gè)安裝固定設(shè)備的不同高度上，通過(guò)高度上的區(qū)分將通信天線(xiàn)與其它天線(xiàn)之間的影響降到最小，因而此種結(jié)構(gòu)上較為復(fù)雜。電氣上的復(fù)合是在多個(gè)工作頻段上設(shè)計(jì)均能夠工作的雙頻段或者多頻段天線(xiàn)，此方法使用一個(gè)射頻接頭對(duì)天線(xiàn)饋電，通過(guò)天線(xiàn)內(nèi)部復(fù)雜的饋電電路實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)的雙頻或者多頻工作，但是此種天線(xiàn)的工作頻率一般只限制在倍頻附近，不能用于工作在相差較遠(yuǎn)的兩個(gè)頻率的天線(xiàn)之間的復(fù)合，通常這種情況下多頻段之間的饋線(xiàn)或天線(xiàn)本體會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的相互影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提出一種VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，以擴(kuò)展天線(xiàn)的工作頻率，同時(shí)滿(mǎn)足通信系統(tǒng)和火控系統(tǒng)的需求，避免兩個(gè)系統(tǒng)的天線(xiàn)互相影響。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)思路是:利用X波段天線(xiàn)以及X波段天線(xiàn)支撐結(jié)構(gòu)和伺服機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)VHF波段天線(xiàn)，形成X與VHF雙波段復(fù)合天線(xiàn)。
[0006]根據(jù)上述思路，本發(fā)明包括:X波段天線(xiàn)、支撐結(jié)構(gòu)和伺服機(jī)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)固定在X波段天線(xiàn)與伺服機(jī)構(gòu)之間，其特征在于:
[0007]支撐結(jié)構(gòu)中添加有介質(zhì)材料并固定有高頻接頭，該高頻插頭的外殼與伺服機(jī)構(gòu)連接，內(nèi)芯與X波段天線(xiàn)相連，該介質(zhì)材料將X波段天線(xiàn)與伺服機(jī)構(gòu)從電氣上分成上下兩部分，使X波段天線(xiàn)與伺服機(jī)構(gòu)分別形成VHF波段天線(xiàn)的上下兩臂。
[0008]上所述VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，其特征在于:伺服機(jī)構(gòu)外添加有扼流套，用于限制電流在伺服機(jī)構(gòu)上的流動(dòng)狀態(tài)。
[0009]上述VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，其特征在于:伺服機(jī)構(gòu)的高度:h > λ/10，λ為工作波長(zhǎng)。
[0010]上述VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，其特征在于:扼流套的長(zhǎng)度為:1 = (1+0.225/(In (2 JT / λ *a))) * λ /4，
[0011]式中，λ為工作波長(zhǎng)，a為扼流套的半徑，b<a<b+X/10，b為伺服機(jī)構(gòu)的半徑。
[0012]上述VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，其特征在于:介質(zhì)材料選用介電常數(shù)在2?6之間的耐磨材料。
[0013]上述VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，其特征在于:支撐結(jié)構(gòu)的采用圓柱體結(jié)構(gòu)，其半徑c的取值為:λ /10 < c < λ /4，λ為工作波長(zhǎng)。
[0014]上述VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，其特征在于X波段天線(xiàn)、支撐結(jié)構(gòu)和伺服機(jī)構(gòu)的外殼均米用金屬。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本發(fā)明不需要重新設(shè)計(jì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，只是對(duì)原天線(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的電氣分離，在基本不增加結(jié)構(gòu)件的情況下利用X波段天線(xiàn)及其附屬部件就可實(shí)現(xiàn)VHF天線(xiàn)功能。
[0017]2.性能可靠。本發(fā)明的復(fù)合形式由于是借助于X波段的外形及其附屬部件實(shí)現(xiàn)VHF波段，兩個(gè)頻段沒(méi)有共同的饋電裝置或共用天線(xiàn)本體部分，即兩個(gè)波段沒(méi)有共同的信號(hào)通道，因而這種復(fù)合天線(xiàn)的兩個(gè)頻段互不影響，也就是說(shuō)VHF波段的實(shí)現(xiàn)完全不影響X波段的天線(xiàn)性能。
[0018]3.可靠性高，本發(fā)明基本上沒(méi)有增加額外的結(jié)構(gòu)件，因此復(fù)合以后的天線(xiàn)可靠性與X波段天線(xiàn)可靠性基本持平，并且省去額外設(shè)計(jì)VHF天線(xiàn)所帶來(lái)的可靠性問(wèn)題，隱形的消除了 VHF天線(xiàn)所必須的支撐架等影響。
[0019]4.空間利用率高，本發(fā)明將VHF波段天線(xiàn)和X波段天線(xiàn)復(fù)合在一起，節(jié)省了空間。
[0020]5.成本低。本發(fā)明將VHF波段天線(xiàn)和X波段天線(xiàn)復(fù)合在一起后共用一套支撐和傳動(dòng)裝置，在原天線(xiàn)基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單改造即形成雙波段天線(xiàn)，大大降低了成本。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1現(xiàn)有VHF波段天線(xiàn)原理圖；
[0022]圖2是本發(fā)明VHF波段和X波段復(fù)合天線(xiàn)結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3是本發(fā)明的VHF波段天線(xiàn)饋電結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖4VHF波段天線(xiàn)不加扼流套時(shí)的輻射方向圖。
[0025]圖5VHF波段天線(xiàn)加扼流套時(shí)的輻射方向圖。
[0026]圖6VHF波段天線(xiàn)與X波段天線(xiàn)在VHF波段的隔離度曲線(xiàn)圖。
[0027]圖中，1-普通半波陣子的輻射臂，2—射頻信號(hào)源，3-VHF波段天線(xiàn)饋電結(jié)構(gòu)圖，4—X波段天線(xiàn)，5—介質(zhì)材料，6—為扼流套，7—X波段天線(xiàn)支撐裝置，8—VHF波段天線(xiàn)射頻接頭，9—VHF波段天線(xiàn)射頻接頭內(nèi)芯。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0029]一.技術(shù)原理
[0030]參照?qǐng)D1，理論上的半波陣子天線(xiàn)包括兩個(gè)臂和一個(gè)饋電裝置，通過(guò)饋電裝置使其兩個(gè)臂上形成幅度相等、相位相反的電場(chǎng)分布。如圖1所示的兩個(gè)圓柱形物體I和高頻接頭2，兩個(gè)圓柱形分別構(gòu)成天線(xiàn)輻射體的兩個(gè)臂，高頻接頭為饋電裝置，其外殼和內(nèi)芯分別與輻射體的兩個(gè)臂相連，高頻信號(hào)從高頻接頭2灌入，在圓柱形物體I中的兩臂形成幅度相等、相位相反的電場(chǎng)分布。
[0031]基于以上半波振子天線(xiàn)的原理，本發(fā)明用X波段天線(xiàn)與其伺服機(jī)構(gòu)分別做為半波振子天線(xiàn)的兩臂，在X波段天線(xiàn)支撐裝置中加入高頻接頭，芯分別與X波段天線(xiàn)和伺服機(jī)構(gòu)相連，這樣就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)VHF波段的半波振子天線(xiàn)。
[0032]二.天線(xiàn)結(jié)構(gòu)
[0033]參照?qǐng)D2，本發(fā)明的VHF波段和X波段復(fù)合天線(xiàn)，包括X波段天線(xiàn)、X波段天線(xiàn)支撐結(jié)構(gòu)、伺服機(jī)構(gòu)、介質(zhì)材料、高頻接頭以及扼流套。X波段天線(xiàn)根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)，下面詳細(xì)介紹VHF波段天線(xiàn)形成過(guò)程:
[0034]步驟IVHF波段天線(xiàn)上半部分
[0035]將介質(zhì)材料的外形做成帶裙邊的空心環(huán)形或圓柱形或其他中空帶裙邊的形狀，具體形狀應(yīng)能嵌套在X波段天線(xiàn)支撐裝置中間；裙邊應(yīng)介于X波段天線(xiàn)與X波段天線(xiàn)支撐裝置中間，并能達(dá)到隔斷X波段天線(xiàn)與X波段天線(xiàn)支撐裝置之間直流電的目的；介質(zhì)材料的硬度和厚度應(yīng)能達(dá)到支撐X波段天線(xiàn)重量或其他要求的目的；介質(zhì)材料與X波段天線(xiàn)支撐裝置應(yīng)機(jī)械良好裝配；
[0036]將X波段天線(xiàn)支撐裝置與介質(zhì)材料連接后，將高頻接頭與介質(zhì)材料或X波段天線(xiàn)支撐裝置機(jī)械牢固裝配，由于高頻接頭外殼與X波段天線(xiàn)支撐裝置需要電氣上的連接關(guān)系，此處可在裝配的地方將介質(zhì)材料打孔或挖去一部分，直接將高頻接頭外殼與X波段天線(xiàn)支撐裝置連接或用導(dǎo)體連接(注意高頻接頭內(nèi)芯不要連到外殼或?qū)Ь€(xiàn)上)；利用導(dǎo)線(xiàn)(不局限于導(dǎo)線(xiàn)，任何導(dǎo)體都可以)將高頻頭內(nèi)芯延伸出來(lái)并連接到X波段天線(xiàn)；
[0037]將X波段天線(xiàn)機(jī)械裝配到X波段天線(xiàn)支撐裝置上，這樣形成了 VHF波段天線(xiàn)的上半部分。
[0038]步驟2形成VHF波段天線(xiàn)下半部分
[0039]將X波段天線(xiàn)支撐裝置與伺服機(jī)構(gòu)機(jī)械連接則形成形成VHF波段天線(xiàn)下半部分，此處注意一定要保證良好的電氣上的連接，必要時(shí)可用三用表檢測(cè)連接情況。
[0040]步驟3伺服部分扼流套的加裝
[0041]對(duì)稱(chēng)陣子為典型的諧振天線(xiàn)，一般情況下，上述步驟形成的天線(xiàn)性能都會(huì)有這樣那樣的缺陷，所以在工程上都需要加上一個(gè)扼流套。
[0042]由于扼流套是金屬的，加在X波段天線(xiàn)一側(cè)時(shí)可能影響X波段天線(xiàn)的工作情況，所以本發(fā)明選擇加在伺服機(jī)構(gòu)外測(cè)，調(diào)整扼流套的長(zhǎng)度為
[0043]I = (1+0.225/ (In (2 π / λ *a))) * λ /4
[0044]式中，λ為工作波長(zhǎng)，a為伺服機(jī)構(gòu)的半徑，可以使VHF波段對(duì)稱(chēng)陣子在對(duì)應(yīng)的頻率的得到較好的輻射特性。
[0045]扼流套應(yīng)該為圓形或圓柱形，套在伺服機(jī)構(gòu)外圍，扼流套與伺服機(jī)構(gòu)之間可填充必要的介質(zhì)。
[0046]三.天線(xiàn)的性能結(jié)果
[0047]VHF波段天線(xiàn)不加扼流套和加扼流套的增益方向圖對(duì)比，參見(jiàn)圖4和圖5，圖中可看出增益明顯增大，方向圖的不圓度明顯減小。
[0048]VHF波段天線(xiàn)與X波段天線(xiàn)在VHF波段的隔離度情況，參見(jiàn)圖6所示，圖中仿真隔離度曲線(xiàn)顯示隔離度明顯大于70dB。其中，縱坐標(biāo)標(biāo)示幅度，橫坐標(biāo)標(biāo)示頻率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，包括X波段天線(xiàn)(4)、支撐結(jié)構(gòu)(5)和伺服機(jī)構(gòu)(7)，支撐結(jié)構(gòu)(5)固定在X波段天線(xiàn)(4)與伺服機(jī)構(gòu)(7)之間，其特征在于: 支撐結(jié)構(gòu)(5)中添加有介質(zhì)材料(3)并固定有高頻接頭(8)，該高頻插頭(8)的外殼與伺服機(jī)構(gòu)(7)連接，內(nèi)芯與X波段天線(xiàn)⑷相連，該介質(zhì)材料(3)將X波段天線(xiàn)⑷與伺服機(jī)構(gòu)(7)從電氣上分成上下兩部分，使X波段天線(xiàn)⑷與伺服機(jī)構(gòu)(7)分別形成VHF波段天線(xiàn)的上下兩臂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，其特征在于:伺服機(jī)構(gòu)(7)外添加有扼流套￠)，用于限制電流在伺服機(jī)構(gòu)(7)上的流動(dòng)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，其特征在于:伺服機(jī)構(gòu)(7)的高度:h > λ/10，λ為工作波長(zhǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，其特征在于:扼流套￠)的長(zhǎng)度為:I = (1+0.225/(In(2 π/λ *a)))* λ/4， 式中，λ為工作波長(zhǎng)，a為扼流套(6)的半徑，b<a<b+λ/10，b為伺服機(jī)構(gòu)(7)的半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，其特征在于:介質(zhì)材料(3)選用介電常數(shù)在2?6之間的耐磨材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，其特征在于:支撐結(jié)構(gòu)(5)的采用圓柱體結(jié)構(gòu)，其半徑c的取值為:A/10<c< λ/4，λ為工作波長(zhǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6所述的任意之VHF波段與X波段復(fù)合天線(xiàn)，其特征在于X波段天線(xiàn)(4)、支撐結(jié)構(gòu)(5)和伺服機(jī)構(gòu)(7)的外殼均采用金屬。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有結(jié)構(gòu)復(fù)用的天線(xiàn)系統(tǒng)，主要解決VHF波段天線(xiàn)和X波段天線(xiàn)復(fù)合的問(wèn)題，其步驟是：1)設(shè)計(jì)X波段天線(xiàn)以及X波段天線(xiàn)支撐裝置；2)在已經(jīng)完成設(shè)計(jì)的X波段天線(xiàn)以及X波段天線(xiàn)支撐裝置中選擇合適的斷點(diǎn)，用于VHF頻段天線(xiàn)饋電；3)根據(jù)X波段天線(xiàn)支撐裝置優(yōu)化VHF頻段天線(xiàn)；4)添加VHF頻段天線(xiàn)饋電裝置的保護(hù)措施，使VHF天線(xiàn)在惡劣環(huán)境下正常工作；5)本發(fā)明是利用X波段天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)件形成VHF波段天線(xiàn)，在基本不增加結(jié)構(gòu)件的情況下實(shí)現(xiàn)了X波段天線(xiàn)和VHF波段天線(xiàn)復(fù)合。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低，空間利用率高的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于通訊及火控系統(tǒng)。
【IPC分類(lèi)】H01Q5-20, H01Q1-44, H01Q1-50, H01Q1-12
【公開(kāi)號(hào)】CN104617387
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510088126
【發(fā)明人】陳曉峰, 張楊, 周磊
【申請(qǐng)人】陜西長(zhǎng)嶺電子科技有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年2月16日