与氦气球共形的类双锥底部馈电的超宽带全向辐射天线制造技术

本发明专利技术公开了一种与氦气球共形的类双锥底部馈电的超宽带全向辐射天线，属于充气式天线技术领域，包括：上导体辐射结构，下导体馈电装置和上下导体加固装置；上导体辐射结构为空心圆锥贴片，可与氦气球共形并与同轴线内导体相连接；下导体馈电装置为圆柱与半圆的结合结构，采用3D打印技术，中心采用空心设计，为加强韧性，在3D打印件外包裹一层铜膜并与同轴外导体相连。上下导体加固装置在上下导体外层，为双向套筒结构将上下导体套接，并用螺柱与上下导体相连接，使上下导体成为一个整体。本发明专利技术具有超宽带特性，频带范围为200MHz

【技术实现步骤摘要】
与氦气球共形的类双锥底部馈电的超宽带全向辐射天线


[0001]本专利技术属于充气式天线
，更具体地，涉及一种可以与氦气球共形的类双锥底部馈电的超宽带全向辐射天线，通过控制氦气球来完成天线升降操作，可作为与海上、陆上平台之间远距离快速传输的临时中继手段。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的快速发展，各类电磁干扰无处不在的影响着人们的生活。城市、郊外等环境均存在复杂的电磁信号，且在远距离快速传输时，由于地球曲率半径限制以及地面的建筑物等影响，如何保证远距离快速传输时在复杂的电磁干扰环境中具备稳定可靠的传输能力和较强的电磁抗干扰特性，为天线设计提出了新的需求。
[0003]超宽带天线具有提高信道容量，较好的抗干扰能力，能够实现信号的快速传输，成为远距离传输以及电磁抗干扰的有利载体。为了克服地球曲率半径以及地面建筑物带来的影响，可以将天线架高，该方法类似于传统基站采用钢架结构增加天线距离地面的高度，避免地球曲率半径以及近地表面建筑物的干扰。采用传统的钢架结构将天线架高，但距离地面的高度极为有限，在超远距离传输时依然会受到地球曲率半径的影响，并不能较好的解决超远距离传输所带来的问题，且钢架架高方式只适用于长期定点使用，在战时需要临时使用极为不便。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种与氦气球共形的类双锥底部馈电的超宽带全向辐射天线，解决现有天线在远距离快速传输时，因受地球曲率半径和地面建筑物影响而无法稳定可靠工作的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种与氦气球共形的类双锥底部馈电的超宽带全向辐射天线，包括：上导体辐射结构、下导体馈电装置和上下导体加固装置，所述上导体辐射结构与所述下导体馈电装置通过所述上下导体加固装置相连接；
[0006]所述上导体辐射结构为空心的圆锥贴片，与氦气球共形并与同轴线内导体相连接；
[0007]所述下导体馈电装置为圆柱与半圆的结合结构，中心采用空心设计，与同轴线外导体相连；
[0008]所述上下导体加固装置为双向套筒结构分别将上导体辐射结构与下导体馈电装置套接，并用螺柱与上导体辐射结构和下导体馈电装置相连接，使上导体辐射结构与下导体馈电装置成为一个整体。
[0009]在一些可选的实施方案中，在所述氦气球的中心线圆轴对称固定若干根A号缆索；采用若干根B号缆索围绕所述氦气球的中心线圆轴对称与所述下导体馈电装置进行部分固定。
[0010]在一些可选的实施方案中，采用C号缆索将可承重钢丝绳与电缆进行粘合固定，将
电缆所承受的重量转移到钢丝绳上，制作为复合电缆用以保护射频电缆。
[0011]在一些可选的实施方案中，在所述氦气球上设置有充放气泵，所述充放气泵通过F号线完成收发信号实现充放气泵的充放气作业。
[0012]在一些可选的实施方案中，在采用地面充气，空中放气的工作模式下，将所述充放气泵粘合在氦气球表面，通过切换充放气泵控制线的开关完成所述氦气球的充气与放气作业，同时需要对所述充放气泵进行局部改装，将所述充放气泵内置的电源线和控制线进行改装，与所述复合电缆固定在一起，并将控制线的电源接口置于地面便于控制充放气作业；
[0013]在采用地面充气，地面放气工作模式下，将所述充放气泵放置于地面，在地面对氦气球进行充放气作业。
[0014]在一些可选的实施方案中，在进行升空操作时，通过系留缆索固定在同一个受力点，使得氦气浮力，氦气球天线及其附属配件的重力和系留缆索的拉力尽可能沿着竖直方向，便于氦气球天线的匀速稳定上升，将充放气泵与氦气球的气嘴互连，通过切换地面的控制开关从而实现充放气泵的通断。
[0015]在一些可选的实施方案中，在进行回收时，将充放气泵粘合在氦气球表面，充放气泵的气嘴与氦气球的气孔互连，通过复合射频电缆将充放气泵的开关控制线置于地面，通过控制充放气泵开关将氦气球内部的氦气抽出，以此改变氦气球的浮力值，当氦气球的浮力小于氦气球天线及其附属配件产生的重力，氦气球就会下降；
[0016]或者，在进行回收时，在氦气球的下方固定数根系留缆索，若系留缆索拉力与氦气球及其附属配件产生的重力大于氦气球充满氦气时产生的浮力，就能够实现氦气球的下降回收。
[0017]在一些可选的实施方案中，所述天线的固定包括：利用若干根绳子，每根绳子系在预留的挂绊上，每根绳子所能承受的张力要大于需要提供的拉力；利用一根系绳将全部绳子系到一起，并确保垂直方向上力的平衡和每根绳子都均匀受力；将打结的所有绳子分为若干股，每股包含的绳子根数相同，然后分别将各股绳子与对应的另外提供的绳子打结后与地面固定点固定。
[0018]在一些可选的实施方案中，所述天线中的氦气球姿态调整包括：预留若干根方向控制缆索，各缆索之间的夹角为90
°
，根据受力平衡原理，在系留缆索与方向控制缆索上施加拉力，完成氦气球天线在水平方向上姿态调整。
[0019]在一些可选的实施方案中，在所述氦气球表面设置有双工器，或者，通过所述氦气球上的射频电缆与地面上的双工器连接，以通过所述双工器传输天线接收的信号。
[0020]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0021](1)超宽带天线可提高信道容量，具有很好的抗干扰能力，能够实现信号的快速传输，同时通过和氦气球共形升空以架高天线，在远距离传输时有效避免地球曲率半径和近地表面建筑物的影响。相比于传统基站的钢架架高方式，本天线更灵活机动且架高天线的速度快、成本低，可应用于战时海上、陆上平台之间远距离快速传输的临时中继。
[0022](2)本专利技术相较于传统超宽带天线，具有在低频带频带较宽的优点。本专利技术在方向辐射特性，且全向辐射特性良好。本专利技术重量较轻，可以与氦气球共形，升至30米以上高空工作，且工作稳定。本专利技术天线效率较高，具有较高的增益。本专利技术的类同轴阻抗匹配端口
可以直接连SMA头，方便连接使用。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例提供的一种底部馈电的超宽带全向辐射的充气式天线特性阻抗和反射系数，其中，(a)为阻抗特性，(b)为反射系数；
[0024]图2是本专利技术实施例提供的一种氦气球天线整体架构图；
[0025]图3是本专利技术实施例提供的一种具体搭载测试系统示意图；
[0026]图4是本专利技术实施例提供的一种气球充放气原理简图；
[0027]图5是本专利技术实施例提供的一种氦气球天线控制示意图；
[0028]图6是本专利技术实施例提供的一种氦气球天线系统通信链路图；
[0029]图7是本专利技术实施例提供的一种设计方案一示意图；
[0030]图8是本专利技术实施例提供的一种设计方案二示意图；
[0031]图9是本专利技术实施例提供的一种天线整体结构示意图；
[0032]图10是本专利技术实施例提供的一种天线具体结构示意图；
[0033]图11是本专利技术实施例提供的一种上下导体加固装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种与氦气球共形的类双锥底部馈电的超宽带全向辐射天线，其特征在于，包括：上导体辐射结构、下导体馈电装置和上下导体加固装置，所述上导体辐射结构与所述下导体馈电装置通过所述上下导体加固装置相连接；所述上导体辐射结构为空心的圆锥贴片，与氦气球共形并与同轴线内导体相连接；所述下导体馈电装置为圆柱与半圆的结合结构，中心采用空心设计，与同轴线外导体相连；所述上下导体加固装置为双向套筒结构分别将上导体辐射结构与下导体馈电装置套接，并用螺柱与上导体辐射结构和下导体馈电装置相连接，使上导体辐射结构与下导体馈电装置成为一个整体。2.根据权利要求1所述的超宽带全向辐射天线，其特征在于，在所述氦气球的中心线圆轴对称固定若干根A号缆索；采用若干根B号缆索围绕所述氦气球的中心线圆轴对称与所述下导体馈电装置进行部分固定。3.根据权利要求2所述的超宽带全向辐射天线，其特征在于，采用C号缆索将可承重钢丝绳与电缆进行粘合固定，将电缆所承受的重量转移到钢丝绳上，制作为复合电缆用以保护射频电缆。4.根据权利要求3所述的超宽带全向辐射天线，其特征在于，在所述氦气球上设置有充放气泵，所述充放气泵通过F号线完成收发信号实现充放气泵的充放气作业。5.根据权利要求4所述的超宽带全向辐射天线，其特征在于，在采用地面充气，空中放气的工作模式下，将所述充放气泵粘合在氦气球表面，通过切换充放气泵控制线的开关完成所述氦气球的充气与放气作业，同时需要对所述充放气泵进行局部改装，将所述充放气泵内置的电源线和控制线进行改装，与所述复合电缆固定在一起，并将控制线的电源接口置于地面便于控制充放气作业；在采用地面充气，地面放气工作模式下，将所述充放气泵放置于地面，在地面对氦气球进行充放气作业。6.根据权利要求1所述的超宽带全向辐射天线，其特征在于，在进行升...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭水涛，赵晓楠，许嘉，余寅，杜潇，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：