专利名称：H型偶极子辐射器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及天线技术领域，具体的说是一种H型偶极子辐射器。该偶极子辐射器与底部金属反射板一起，可直接作为线极化接收或发射天线，也可将多个H型偶极子辐射器组成阵列天线。
背景技术：
在天线技术中，偶极子辐射器是天线中的最基本单元，它不仅可以单独用作发射和接收天线，而且可以组成具有各种方向性的阵列天线，因此直至目前，在天线技术领域里仍然广泛使用着偶极子辐射器。传统的偶极子辐射器如图4所示，其电场所在的面为E面，磁场所在的面为H面，馈电点设在S、Z处，两臂各流过相位相反的电流i。由于这种偶极子辐射器只在E面有方向性，在H面是无方向性的局限，因而存在的最大不足就是增益低，工作频带窄，直接影响了天线的接收和发射性能。
实用新型的内容本实用新型的目的是提供一种由双∏形状构成的H型偶极子辐射器，使其在E面和H面均有方向性，以提高偶极子辐射器的增益和工作频带。
实现本实用新型目的的技术方案是改变传统偶极子辐射器的结构，将图4所示的传统双臂偶极子辐射器的振子由一边一个单面分裂为如图2所示的一边两个面，并排成阵列，流过同相电流。整个偶极子辐射器包括偶极子，同轴线，馈电连接片，馈电支架和金属反射板。该偶极子是由两个形状为∏形辐射振子排列组成的H形状结构，两∏形辐射振子的横臂A1与B1，A2与B2各流过相位相同的1/2电流，两∏形辐射振子的CC’臂与A1、B1臂垂直，DD’臂与A2、B2臂垂直，CC’和DD’两臂构成双线馈线，该两线流过相位相反的电流，横臂A1与B1，A2与B2之间均设为等间隔d。该馈电支架的形状为下大上小，上端固定有偶极子，下端固定在金属反射板上，馈电支架的两臂之间夹有介质固定块，馈电支架的两臂本身又构成特性阻抗变化的传输线。该同轴线的外导体与馈电支架相连接，内导体与馈电连接片相连接，构成馈电变换器。该辐射器的馈电点设在两∏形辐射振子排列的对称中心。
本实用新型由于采取了双∏形辐射振子组成H形状偶极子的结构，因而不仅在E面有方向性，而且在H面也有方向性，其方向图为一椭圆，椭圆的长轴垂直于∏形振子所在的平面。同时由于∏形振子的A1臂和B1臂设有间隔d，故将oy方向和oy反方向的电磁部分能量贡献到oz方向和oz反方向，于是提高了oz方向的增益。在一个频带内，当用的金属反射板边长＞1.5λ时，其增益g＝8-9dB，即在一个工作频带内，增益随频率而变化。与传统的双臂偶极子辐射器相比，还具有频带宽的优点，如果将H型偶极子辐射器直接作接收和发射天线，如要求VSWR＜1.3时，频带宽度可达35％。实测表明，本实用新型比传统双臂偶极子辐射器的增益高2db。
图1为本实用新型的结构图。图中1为H型偶极子，2为馈电用的同轴线，3为同轴线与H型偶极子变换器，同时也用作馈电支架。4为连接金属反射板的紧固件，5为金属反射板，6为同轴线内导体的馈电连接片，7为介质固定块。
图2为H型偶极子辐射器模型图。其中E、F点为馈电处，A1和A2臂，B1和B2臂各流过相位相反的i/2电流，CC’和DD’形成馈电的传输线，两线流过相位相反的电流。
图3为右手螺旋坐标系，oz的正方向穿出纸面，传统的偶极子辐射器和H型偶极子辐射器处于坐标系的xoy平面，激励源都处于坐标系的0点。
图4为传统的偶极子辐射器模型图。其中S、Z为馈源点，两臂A3和B3各流过相位相反的电流i。
在图3所建立的坐标系中，图4的偶极子辐射器由于在yoz平面的方向图为一园，故无方向性。而图1的H型偶极子辐射器由于在yoz平面的方向图为一椭园，所以有方向性。椭圆的长轴与oz轴重合，椭圆的短轴与oy轴重合，在oz方向，A1和B1臂电流同相，合成场最强。随着偏离oz方向的θ角，由于A1和B1的臂间距d的缘故，A1臂和B1臂电流合成场强存在相位差为2πdsin θ/λ，在oy方向(或反方向)，场强相差达到最大值为2πd/λ，这时场强最小。由此oy轴是椭圆方向图的短轴，故在yoz平面内的oz方向增益高于传统的偶极子辐射器的增益。
具体实施方式
图1为本实用新型的实用结构图。图1a、1b中的1为H型偶极子，该偶极子是由一对形状为∏形的辐射振子组成，两∏形辐射振子的A1、B1、A2、B2四个横臂的臂长L相等，且L＜λ/4，两横臂A1与B1，A2与B2的间距d相等，且d≌(0.15-0.2)λ。由于L∠λ/4，故H型偶极子辐射器的一边仍然是半波偶极子。同轴线2在H型偶极子1的一侧或穿过金属反射板5，在金属反射板的另一侧贴近金属反射板，同轴线2的外皮与金属反射板5牢靠接触，并焊接在馈电支架3的旁边。同轴线一端的内导体焊接在馈电连接片6上，馈电连接片6焊接在H型偶极子1的辐射振子另一边，同轴线的另一端接输入插头。馈电支架3又可作为同轴线(不平衡)与平衡(H型偶极子)变换器。馈电支架3的形状为下大上小，上端两臂之间加有介质固定块7。偶极子1固定在馈电支架3的上端，金属反射板5通过缧钉或铆钉4固定在馈电支架3的下端。同轴线2的内导体与馈电连接片6相连接，形成了同轴线与H型偶极子的馈电变换器。馈电支架的高度h≌λ/4，馈电支架的两臂形成了λ/4终端短路传输线。金属反射板5的作用是将H型偶极子辐射器与oz相反方向的能量反射到oz方向，增加oz方向的增益。根据不同的工作频率(不同波长)不同金属反射板的大小，调整∏形辐射振子的臂长L、臂宽D、两臂之间的距离d、馈电支架的高度h、馈电支架上端两臂之间的距离M，就可以使同轴线输入端的电压驻波比VSWR尽可能低。通常，同轴线2的特性阻抗为50Ω时，同轴线的输入端电压驻波比VSWR＜1.05。∏形辐射振子和馈电支架所使用的材料一般为纯铜或黄铜，其厚度和宽度既要保证该振子的机械强度，又要保证当调整电压驻波比VSWR接近匹配时不能变形。
权利要求1.一种H型偶极子辐射器，包括偶极子(1)，反射板(5)，同轴线(2)，馈电连接片(6)，馈电支架(3)，偶极子与反射板分别固定在馈电支架(3)的上下两端，同轴线与馈电连接片相连接，构成馈电变换器，其特征在于偶极子(1)是由两个形状为∏形辐射振子排列组成的H形状结构，两∏形辐射振子的横臂A1与B1，A2与B2各流过相位相同的1/2电流，两∏形辐射振子的CC’臂与A1、B1臂垂直，DD’臂与A2、B2臂垂直，CC’和DD’两臂构成双线馈线，该两线流过相位相反的电流，横臂A1与B1，A2与B2之间均设为等间隔d。
2.根据权利要求1所述的偶极子辐射器，其特征在于两∏形辐射振子的四个横臂A1、B1、A2、B2的臂长L相等，且L＜λ/4，横臂A1与B1，A2与B2的之间的间距d≌(0.15-0.2)λ。
3.根据权利要求1所述的偶极子辐射器，其特征在于馈电支架(3)的高度h≌λ/4。
专利摘要本实用新型涉及一种H型偶极子辐射器。主要解决传统双臂偶极子辐射器在H面无方向性的问题。采用将辐射器的振子由一边一个单面设为一边两个面的结构。整个H型偶极子辐射器包括偶极子1,同轴线2,馈电连接片6,馈电支架3和金属反射板5。偶极子1是由两个形状为П形的辐射振子排列组成,每个П形辐射振子的横臂A
文档编号H01Q15/00GK2517126SQ0222447
公开日2002年10月16日 申请日期2002年1月25日 优先权日2002年1月25日
发明者倪长生 申请人:西安海天天线科技股份有限公司