[發明專利]一種短波寬帶頻率可重構的鞭狀天線

在審

• 申請號: 202110004632.5
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112821047A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 王衡峰;謝旭;吳華寧;王一鳴;王顥;王宇航
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q5/50;H01Q5/307;H01Q5/321;H01Q1/50
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 王聰聰

本發明公開了一種短波寬帶頻率可重構的鞭狀天線，包括：天線輻射單元，其由第一輻射體和第二輻射體拼接而成；加載網絡，其設置于第一輻射體上；匹配網絡，包括多個子匹配網絡且不同的子匹配網絡對應短波頻段中的不同分波段；集成網絡電路，用于獲取天線輻射單元的實際通信頻率，選擇實際通信頻率所屬的短波頻段對應的子匹配網絡對天線輻射單元進行阻抗匹配；本發明根據天線的輻射特性，對天線的工作頻帶進行合理地劃分，為每個分頻段的天線分別設計了一套與之適應的輻射體結構、加載和匹配網絡結構等，每個分波段的網絡結構根據實際通信需要進行適時切換，使天線在各頻段下獲得更好的工作帶寬和輻射特性，大大提高了天線的通信效率和通信距離。

技術領域

本發明屬于無線電短波天線技術領域，更具體地，涉及一種短波寬帶頻率可重構的鞭狀天線。

背景技術

短波鞭狀天線的工作頻段為3～30MHz，頻帶范圍非常寬，高達10個倍頻，在整個短波段，對于電流呈駐波分布的鞭狀天線來說，其工作頻帶的限制主要是由它的阻抗特性引起的，也就是說鞭狀天線的輸入阻抗對頻率的變化非常敏感，這會大大加大天線與饋線阻抗匹配的難度，使工作頻帶變窄。而且，鞭狀天線在短波頻段要實現諧振，天線在低頻段需要高達25米的高度，為了實現天線的小型化，常用于車載和艦載的短波寬帶鞭狀天線通常僅有10米，在低頻段的有效高度很小，僅為1/10波長，使天線在輸入端呈低電阻、高容抗特性，導致天線輻射能力差、阻抗匹配難；在高頻段，天線的有效長度遠大于1/4波長，輻射體上的反相電流不斷增大，天線方向圖的最大方向偏離水平方向，出現“上翹”的現象，這使得天線在高頻段不利于遠程通信。

目前，現有的實現寬帶化辦法一般分為以下幾種：一是在天線體上添加多處RLC加載網絡，阻抗加載可以提高天線的輸入阻抗，大大降低天線與饋線的匹配難度，但是電阻元件的引入使天線增加了額外的損耗電阻，給天線帶來了較大的功率損耗，降低了天線效率；二是在天線末端添加匹配網絡，采用無耗或低耗元件進一步對天線進行阻抗匹配，降低天線駐波比。這種傳統的辦法一般需要2個以上的加載網絡，往往是在大大犧牲增益和效率的前提下實現天線的寬帶化，而對于高頻段方向圖上翹的問題一直沒有得到有效解決。

發明內容

針對現有技術的至少一個缺陷或改進需求，本發明提供了一種短波寬帶頻率可重構的鞭狀天線，其目的在于解決現有的短波寬帶鞭狀天線在低頻段天線輻射能力差、阻抗匹配難，導致天線增益和效率低下，工作頻帶窄；在高頻段方向圖的最大方向偏離水平方向，出現“上翹”的現象，不利于天線的遠程通信的問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種短波寬帶頻率可重構的鞭狀天線，該天線包括：

天線輻射單元，其由第一輻射體和第二輻射體拼接而成，所述第一輻射體、第二輻射體之間通過對接組件進行物理連接；

加載網絡，其設置于第一輻射體上，用于進行初次阻抗匹配；

匹配網絡，其設置在第二輻射體遠離第一輻射體的端部，包括多個子匹配網絡且不同的所述子匹配網絡對應短波頻段中的不同分波段；

集成網絡電路，用于獲取天線輻射單元的實際通信頻率，選擇所述實際通信頻率所屬的短波頻段對應的子匹配網絡對天線輻射單元進行阻抗匹配；以及，

當所述實際通信頻率屬于第一工作頻段范圍時，選擇第一輻射體和第二輻射體共同進行信號輻射；

當所述實際通信頻率屬于第二工作頻段范圍時，單獨選擇第二輻射體進行信號輻射；所述第一工作頻段范圍的短波頻段小于第二工作頻段。

優選的，上述短波寬帶頻率可重構的鞭狀天線還包括與集成網絡電路電連接的射頻開關，所述射頻開關設置在對接組件的內部，通過自身的開關狀態控制第一輻射體與第二輻射體之間的微波信號通道的斷開或連接。

優選的，上述短波寬帶頻率可重構的鞭狀天線，所述第一輻射體的一端與集成網絡電路電連接，第二輻射體的兩端分別與集成網絡電路電連接；