短波超短波通信用组合式笼锥超宽带天线制造技术

本发明专利技术提供了一种短波超短波通信用组合式笼锥超宽带天线，它包括金属条构成的辐射状盘１，两个绝缘子２，天线上部金属基座３，其特征是它还包括天线下部金属基座１３，Ｎ组（Ｎ为正整数）金属条，Ｎ组金属横向支杆；中心支柱１１，绝缘套１２，金属套筒组件１４，上下两路馈电电缆１５及１７等；在中心支柱１１周围对称地分布Ｎ组完整金属条，构成本发明专利技术的笼锥状天线的外形。本发明专利技术具有能够在无须宽带匹配网络、较小电尺寸的条件下实现带宽不低于３０个倍频的超宽带工作性能、天线效率高、损耗小、能承受千瓦以上的发射功率等特点，可广泛的用于短波超短波通信技术中。

【技术实现步骤摘要】
短波超短波通信用组合式笼锥超宽带天线
本专利技术属于通信
，它特别涉及短波超短波领域的宽带双工通信天线技术。
技术介绍
现代短波超短波抗干扰保密通信广泛采用了扩频、跳频等技术，跳频速率和范围使得传统电调谐和机械调谐已难以满足要求；另一方面，从电磁兼容性、载体负荷、架设空间、架设的方便性、经济性等其它方面的考虑都使得诸如舰船或车辆等移动平台上应用性能优良的小型化宽带天线成为宽带短波超短波通信亟待解决的关键技术。从国内外工作在此频段同类型短波超短波全向天线情况来看，与本专利技术技术最为接近的，国内的有西安空军通信学院2000年于Antennas，Propagation and EMTheory Proceedings提出的一种盘锥-单鞭组合式短波天线，如图1所示，这种天线主要由金属条构成的辐射状盘1，金属辐射条4(1与4形成盘锥天线)，单鞭天线18及金属辐射条4与地之间的绝缘子19组成；国外的则有美国舰载discage组合式天线(可参见Artech House inc 1986版Shipboard Antenna)，如图2、3所示，这种天线主要由金属条构成的辐射状盘1，绝缘子2，构成天线主辐射体的金属条4、7，天线中心支柱11，馈电电缆15，金属接地板16，固定环20、21，宽带匹配网络及馈电电缆22，天线横向固定支杆23组成。上述短波通信天线大带宽的获得首先是依靠天线的体积：工作在3～30MHz频段的盘锥——单鞭天线横纵向尺寸分别为14.4m、15m；工作在4～30MHz的discage天线横纵向尺寸分别为6.4m、10.0m。将这两种天线工作频率向下扩展到2MHz，则横纵向尺寸分别达到21.6m、22.5m和12.8m、20.0m左右，从而会占据极大的空间。其次，频段的高端——盘锥-单鞭天线频段的6～30MHz和discage天线的10～30MHz由组合结构的盘锥部分来实现；低端则依靠结构中尺寸最大的部分来实现，在盘锥-单鞭结构中依靠单鞭天线来覆盖频段低端3～10MHz，在discage结构中依靠盘锥与下面收拢部分整体上作为单极天线来覆盖4～12MHz。再次，两种天线都采用了宽带匹配网络。因此这两种天线的主要缺点是天线覆盖的频段有限、天线体积太大及宽带匹配网络所引入的损耗。在授予Jahoda等人的美国专利5,111,213“宽带天线”(Broadband Antenna)-->中，公开了一种工作在1.5MHz-30MHz的宽带天线。此天线的尺寸有近20m，同时采用大量的电阻、电感、电容元件和阻抗变换器。按照缩比理论，将此天线应用到3-30MHz的短波波段，尺寸仍达近10m。该天线的大尺寸给应用带来诸多局限，同时大量的电阻、电抗元件及阻抗变换器会大大降低天线的效率，影响天线增益，限制天线的功率容量。在授予李思敏等人的中国专利CN 2520003Y“短波分布式多偶极子天线”中，公布的天线是一种多谐振天线，其带宽依然有限，虽然单根振子体积很小，但是多根振子的分布依然会占据较大的空间，同时由于配接调配网络因此系统的效率及功率容量也受到限制。综上，现有各类短波通信天线的技术瓶颈主要集中在工作频带、天线尺寸和增益上。在很多场合下，由于架设空间有限，如架设在舰船和机动车辆上，天线不可能很大。正因如此，依靠天线自身结构或平台所能达到的带宽也就有限，同时天线的增益也受到限制。由于尺寸的限制，上述天线一般不能实现4MHz以下移动平台短波通信任务，这时需要借助于更大尺寸的天线，如fans天线等结构形式。而如果采用宽带匹配网络及加载等技术，往往会在改善驻波比的同时引入显著的损耗，使天线效率和增益大为降低。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种短波超短波通信用组合式笼锥超宽带天线装置，它具有能够在无须宽带匹配网络、较小电尺寸的条件下实现带宽不低于30个倍频的超宽带工作性能、天线效率高、损耗小、能承受千瓦以上的发射功率等特点。本专利技术提供的一种短波超短波通信用组合式笼锥超宽带天线装置，它包括三种方案：方案一(如图4所示)：一种短波超短波通信用组合式笼锥超宽带天线，它包括金属条构成的辐射状盘1，两个绝缘子2，天线上部金属基座3，其特征是它还包括天线下部金属基座13，N组(N为正整数)金属条4、5、6、7，N组金属横向支杆8、9、10；中心支柱11，三个绝缘套12，金属套筒组件14，天线金属接地板16，上下两路馈电电缆15及17，如图4所示；金属条构成的辐射状盘1与天线上部金属基座3通过绝缘子2连接，绝缘子2同时起金属条辐射状盘1及天线上部金属基座3之间的绝缘作用；-->金属条4的上端固定于天线上部金属基座3上，下端与横向支杆8的外端及金属条5的上端固定在一起，金属条4与金属横向支杆8组成夹角的角度为64度；金属条5的下端与金属横向支杆9的外端及金属条6的上端固定在一起，金属条5与金属横向支杆8组成夹角的角度为70度；金属条6的下端与金属横向支杆10的外端及金属条7的上端固定在一起，金属条6与金属横向支杆10组成夹角的角度为78度；金属条7的下端固定于天线下部金属基座13上，金属条7与金属横向支杆10组成夹角的角度为35度；如上所述，金属条4～7彼此相连，从而形成一个完整连续的金属条，同理，可在中心支柱11周围对称地分布N组由金属条4～7形成的完整金属条，构成本专利技术的笼锥状天线主体的外形；金属横向支杆8的内端与绝缘套12连接，外端与金属条4的下端及金属条5的上端连接，起固定支撑作用；金属横向支杆9的内端与绝缘套12连接，外端与金属条5的下端及金属条6的上端连接，起固定支撑作用；金属横向支杆10的内端与绝缘套12连接，外端与金属条6的下端及金属条7的上端连接，起固定支撑作用；天线的中心支柱11为中空管状，上下两端分别固定在天线上部金属基座3、天线下部金属基座13上；绝缘套12沿中心支柱11上下共分布三个，分别与金属横向支杆8、9、10的内端相连；天线下部金属基座13通过下部绝缘子2与金属套筒组件14相连，绝缘子2同时起天线下部金属基座13及金属套筒组件14之间的绝缘作用；金属套筒组件14的作用在于改善天线的阻抗匹配；天线的金属接地板16与金属套筒组件14连接；天线馈电电缆15是同轴电缆，包括内导体及外导体，其内导体穿过天线上部金属基座3及绝缘子2与金属条构成的辐射状盘1相接、外导体与天线上部金属基座3直接连接，馈电电缆15位于中心支柱11的内部，它的下端在中心支柱11的底端从侧壁引出，穿过金属接地板16并固定于金属接地板16的下方，金属条辐射状盘1、天线-->上部金属基座3、金属条4构成天线的上馈部分；天线馈电电缆17是同轴电缆，包括内导体和外导体，其上端穿过金属套筒组件14及绝缘子2，电缆的内导体接天线下部金属基座13，外导体接金属套筒组件14；金属条4～7、金属套筒组件14、金属接地板16共同形成具有套筒结构的笼锥形单极天线，称为下馈。需要说明的是，如图4所示，金属条4～7形成了一种上下非对称且中段向内凹陷的梭形，构成天线的主辐射体。金属条构成的辐射状盘1的直径、金属条4～7的长度、金属套筒组件14距金属接地板16的高度与天线最小工作波长的比值为：0.020∶0.024∶0.012∶0.017∶0.013∶0.0053∶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种短波超短波通信用组合式笼锥超宽带天线装置，它包括金属条构成的辐射状盘（１），两个绝缘子（２），天线上部金属基座（３），其特征是它还包括天线下部金属基座（１３），Ｎ组（Ｎ为正整数）金属条（４）、（５）、（６）、（７），Ｎ组金属横向支杆（８）、（９）、（１０）；中心支柱（１１），三个绝缘套（１２），金属套筒组件（１４），天线金属接地板（１６），上下两路馈电电缆（１５）及（１７）；金属条构成的辐射状盘（１）与天线上部金属基座（３）通过绝缘子（２）连接；金属条（４）的上端固定于天线上部金属基座（３）上，下端与横向支杆（８）的外端及金属条（５）的上端固定在一起，金属条（４）与金属横向支杆（８）组成夹角的角度为６４度；金属条（５）的下端与金属横向支杆（９）的外端及金属条（６）的上端固定在一起，金属条（５）与金属横向支杆（８）组成夹角的角度为７０度；金属条（６）的下端与金属横向支杆（１０）的外端及金属条（７）的上端固定在一起，金属条（６）与金属横向支杆（１０）组成夹角的角度为７８度；金属条（７）的下端固定于天线下部金属基座（１３）上，金属条（７）与金属横向支杆（１０）组成夹角的角度为３５度；金属横向支杆（８）的内端与绝缘套（１２）连接，外端与金属条（４）的下端及金属条（５）的上端连接；金属横向支杆（９）的内端与绝缘套（１２）连接，外端与金属条（５）的下端及金属条（６）的上端连接；金属横向支杆（１０）的内端与绝缘套（１２）连接，外端与金属条（６）的下端及金属条（７）的上端连接；天线的中心支柱（１１）为中空管状，上下两端分别固定在天线上部金属基座（３）、天线下部金属基座（１３）上；绝缘套（１２）沿中心支柱（１１）上下共分布三个，分别与金属横向支杆（８）、（９）、（１０）的内端相连；天线下部金属基座（１３）通过下部绝缘子（２）与金属套筒组件（１４）相连；天线的金属接地板（１６）与金属套筒组件（１４）连接；天线馈电电缆（１５）是同轴电缆，包括内导体及外导体，其内导体穿过天线上部金属基座（３）及绝缘子（２）与金属条构成的辐射状盘（１）相接、外导体与天线上部金属基座（３）直接连接，馈电电缆（１５）位于中心支柱（１１）的内部，它的下端在中心支柱（１１）的底端从侧壁引出，穿过金属接地板（１６）并固定于金属接地板（１６）的下方；天线馈电电缆（１７）是同轴电缆，包括内导体和外导体，其上端穿过金属套筒组件（１４）及绝缘子（２），电缆的内导体接...

【技术特征摘要】
1、一种短波超短波通信用组合式笼锥超宽带天线装置，它包括金属条构成的辐射状盘(1)，两个绝缘子(2)，天线上部金属基座(3)，其特征是它还包括天线下部金属基座(13)，N组(N为正整数)金属条(4)、(5)、(6)、(7)，N组金属横向支杆(8)、(9)、(10)；中心支柱(11)，三个绝缘套(12)，金属套筒组件(14)，天线金属接地板(16)，上下两路馈电电缆(15)及(17)；金属条构成的辐射状盘(1)与天线上部金属基座(3)通过绝缘子(2)连接；金属条(4)的上端固定于天线上部金属基座(3)上，下端与横向支杆(8)的外端及金属条(5)的上端固定在一起，金属条(4)与金属横向支杆(8)组成夹角的角度为64度；金属条(5)的下端与金属横向支杆(9)的外端及金属条(6)的上端固定在一起，金属条(5)与金属横向支杆(8)组成夹角的角度为70度；金属条(6)的下端与金属横向支杆(10)的外端及金属条(7)的上端固定在一起，金属条(6)与金属横向支杆(10)组成夹角的角度为78度；金属条(7)的下端固定于天线下部金属基座(13)上，金属条(7)与金属横向支杆(10)组成夹角的角度为35度；金属横向支杆(8)的内端与绝缘套(12)连接，外端与金属条(4)的下端及金属条(5)的上端连接；金属横向支杆(9)的内端与绝缘套(12)连接，外端与金属条(5)的下端及金属条(6)的上端连接；金属横向支杆(10)的内端与绝缘套(12)连接，外端与金属条(6)的下端及金属条(7)的上端连接；天线的中心支柱(11)为中空管状，上下两端分别固定在天线上部金属基座(3)、天线下部金属基座(13)上；绝缘套(12)沿中心支柱(11)上下共分布三个，分别与金属横向支杆(8)、(9)、(10)的内端相连；天线下部金属基座(13)通过下部绝缘子(2)与金属套筒组件(14)相连；天线的金属接地板(16)与金属套筒组件(14)连接；天线馈电电缆(15)是同轴电缆，包括内导体及外导体，其内导体穿过天线上部金属基座(3)及绝缘子(2)与金属条构成的辐射状盘(1)相接、外导体与天线上部-->金属基座(3)直接连接，馈电电缆(15)位于中心支柱(11)的内部，它的下端在中心支柱(11)的底端从侧壁引出，穿过金属接地板(16)并固定于金属接地板(16)的下方；天线馈电电缆(17)是同轴电缆，包括内导体和外导体，其上端穿过金属套筒组件(14)及绝缘子(2)，电缆的内导体接天线下部金属基座(13)，外导体接金属套筒组件(14)。2、根据权利要求1所述的一种短波超短波通信用组合式笼锥超宽带天线装置，其特征是所述的金属条构成的辐射状盘(1)的直径、金属条(4)～(7)的长度、金属套筒组件(14)距金属接地板(16)的高度与天线最小工作波长的比值为：0.020∶0.024∶0.012∶0.017∶0.013∶0.0053∶1。3、一种短波超短波通信用组合式笼锥超宽带天线，它包括金属条构成的辐射状盘(1)，两个绝缘子(2)，天线上部金属基座(3)，其特征是它还包括天线下部金属基座(13)，N组(N为正整数)金属条(4)、(5)、(7)，N组金属横向支杆(8)、(10)；中心支柱(11)，两个绝缘套(12)，金属套筒组件(14)，天线金属接地板(16)，上下两路馈电电缆(15)及(17)；金属条构成的辐射状盘(1)与金属基座(3)通过绝缘子(2)连接；金属条(4)的上端固定于天线上部金属基座(3)上，下端与金属横向支杆(8)的外端及金属条(5)的上端固定在一起，金属条(4)与金属横向支杆(8)组成夹角的角度为64度；金属条(5)的下端与金属横向支杆(10)的外端及金属条(7)的上端固定在一起，金属条(5)与中心支柱(11)平行；金属条(7)的下端固定于天线下部金属基座(13)上，金属条(7)与金属横向支杆(10)组成夹角的角度为35度；金属横向支杆(8)的内端与绝缘套(12)连接，外端与金属条(4)的下端及金属条(5)的上端连接；金属横向支杆(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗显政，文武丰，张斌，聂在平，杨学恒，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]