[實用新型]一種垂直極化寬帶UHF波段天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120291844.8
• 申請日: 2011-08-11
• 公開（公告）號: CN202268475U
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發(fā)明（設計）人: 張朋;劉春陽;袁俊;劉亞成
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/42;H01Q15/14;H01Q19/10
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種寬頻帶UHF波段天線。

背景技術(shù)

目前，一般車載、機載等便攜式高速移動平臺上UHF波段通信及測控系統(tǒng)天線多以“J”型偶極子或盤錐天線為主。“J”型偶極子天線以四分之三波長的主陣子為天線的基本輻射單元，通過主陣子旁邊引入四分之一波長的匹配陣子結(jié)構(gòu)完成整體系統(tǒng)與50歐姆饋電的匹配。根據(jù)普通偶極子匹配模式W.B.Freely最早在《A?Two?meter?J?Antenna》(W.B.Freely，A?Two?meter?J?Antenna[J]QST，April，1977)一文中提出了對該天線的設計。“J”型偶極子天線具有結(jié)構(gòu)簡單，容易調(diào)諧等特性，但是它往往工作頻帶帶寬較窄(小于5％)，一般情況下為點頻工作，通過普通的增加帶寬措施難以起到效果，在UHF頻段尤其無法滿足寬帶通信的要求。另一種盤錐天線由一個導體圓盤和一個導體圓錐構(gòu)成。天線圓盤直徑與椎體高度近似為二分之一波長，因此在較低頻段工作時天線整體安裝尺寸偏大，架設及安裝很難滿足移動平臺上小型化、便攜化的要求。而在移動測控通信領(lǐng)域中，UHF通信頻率范圍內(nèi)，為擴展通信控制距離，滿足天線垂直極化輻射、寬頻帶通信要求，同時也要滿足小型化、制作安裝簡便等特性，新的垂直極化、全向、寬頻帶，具有較高增益的移動測控通信天線的設計日趨重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)不能滿足UHF波段通信系統(tǒng)天線在高速移動平臺上小型化安裝要求的不足，本發(fā)明提供一種垂直極化寬帶UHF波段天線，通過在變形的偶極子天線上引入數(shù)個短路條，以較小的電流平衡反射底盤(小于二分之一波長)和安裝結(jié)構(gòu)達到了在UHF波段內(nèi)寬頻帶工作的要求。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：包括天線罩、有源陣子、短路條、絕緣墊片、反射底盤和射頻連接件。天線罩使用環(huán)氧層壓玻璃布制作，為中空的圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)，上端為封閉面，下端開口，天線罩壁厚為天線工作波長的千分之一，在距天線罩下端千分之二波長處，天線罩壁的圓周方向上等間距開有若干個固定孔。天線罩的直徑為二分之一波長，高度為四分之三波長。反射底盤為天線系統(tǒng)的電流平衡匹配部件，并對天線陣子起到支撐及固定作用，其整體設計為臺階圓柱體，上圓柱直徑尺寸在二分之一波長，下圓柱直徑尺寸比上圓柱直徑大百分之二波長，上圓柱與下圓柱厚度之和應保證與射頻連接件的內(nèi)導體伸出上圓柱表面至少8mm。在反射底盤的上圓柱的圓周方向上開有與天線罩的固定孔相對應的固定孔。反射底盤中心處開有一個通孔，通孔直徑要求與射頻連接件內(nèi)部的絕緣介質(zhì)直徑相同，其中放置絕緣墊片，絕緣墊片的上表面高出反射底盤的上表面千分之三波長的高度，此高度也為天線有源陣子與反射底盤之間的間隙，最終尺寸可根據(jù)實際情況優(yōu)化計算獲得，絕緣墊片起到對天線有源陣子的支撐和防止與反射底盤短路的作用。反射底盤起到對天線匹配及對天線方向圖的調(diào)整作用。有源陣子整體采用矩形鋁條彎折成“U”型結(jié)構(gòu)，兩邊對稱分布，頂端為開口部分，底端為連接部分，折角呈90度，彎折后兩邊長度相同形成有源陣子的兩個輻射臂，并保證對折后兩邊之間間距為百分之五波長。鋁條整體長度為二分之一波長，寬度為百分之二波長，厚度不做具體要求以盡量輕薄、堅固為準。在有源陣子兩臂對稱部分從頂端向下千分之六波長距離起，依次間隔八分之一波長距離開有四個通孔，其底端中心處開有固定安裝用的通孔。有源陣子垂直于反射底盤的上表面，其底部端面與絕緣墊片表面相切，射頻連接件的內(nèi)導體穿過絕緣墊片和有源陣子底部的安裝孔通固定連接。采用金屬鋁制成圓柱形短路條，短路條兩端各挖一個直徑比短路條直徑小1mm，深2mm的凹坑作為與有源陣子鉚接的部件。短路條起到對有源陣子支撐和短路連接的作用，并安裝于有源陣子兩臂上所開的通孔處，各短路條之間間距與有源陣子兩臂上的孔位相對應，短路條長度應滿足有源陣子兩臂間距尺寸。射頻連接件起到將50歐的銅軸電纜與天線可靠連接的作用。上文所述的波長為天線的工作波長。

所述的絕緣墊片為特氟隆材質(zhì)的圓柱體，直徑與反射底盤中心通孔直徑相同，厚度大于反射底盤上圓柱的厚度千分之三波長尺寸(該尺寸可根據(jù)實際情況優(yōu)化設定)，中心開有一個直徑與射頻連接件內(nèi)導體直徑大小相同的通孔。

為減輕天線的整體重量，又能保證天線的結(jié)構(gòu)強度，反射底盤采用硬質(zhì)鋁材料。

根據(jù)射頻連接件安裝要求在反射底盤的中心孔位的四周開四個通孔，此通孔位置應考慮避讓過有源陣子的安裝孔，又能滿足本身的安裝要求。