专利名称：一种超宽带天线双馈匹配器的制作方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，它特别涉及超宽带天线匹配器技术。
背景技术：
在现代通信技术中，为了实现保密通信，消除干扰，将广泛应用多频段、多功能电台和宽带跳频电台，跳频速率越来越高，跳频范围也越来越宽。原有的窄带天线已无法满足要求，即使可调谐天线也无法满足快速的跳频速率。另外，在一些场合，狭小的空间内若密布多副天线，相互之间的干扰较为严重，影响通信质量，这也要求研制宽带、超宽带天线，使多个电台共用一副天线来减少天线数量。在这种背景下，天线的宽带化和小型化就成为天线研究中的一个重要课题，而天线的超宽带匹配研究显得尤为重要。特别是工作在短波超短波波段上的天线，由于工作频率低，天线的物理尺寸都比较大，从而研发性能优良的超宽带匹配器，是小型化超宽带短波超短波通信收发共用天线工程实现的关键技术。
从国内外工作在短波超短波波段的全向双馈天线的情况来看，与本发明技术双馈思路最为接近的，有西安电子科技大学徐良等人1998年在“电波科学学报”报道的“一种新型的舰用短波宽带天线”，其实质是一种宽带双鞭天线。如图1所示。此天线整个工作频带为3-30MHz，分别采用双馈的两个自立式结构天线来获得，但此天线在大宽带内的阻抗匹配首先只要依靠天线的大尺寸，同时在馈电点处应用了匹配网路电路，在天线辐射体上进行了加载，故此天线的效率和功率容量受到很大影响。美国人Law等人编著的“Shipboard Antenna”报道的一种discage天线，如图2所示。此天线垂直极化水平全向辐射，采用双馈点馈电，工作频带较宽，但是一方面尺寸较大，另一方面也采用了匹配网路电路，其效率和功率容量也会受到限制。
在天线馈电系统中，要求天线的输入阻抗与传输线的特性阻抗相匹配。当两者相等时实现完全匹配，此时传输线上只有电压电流入射波，没有反射波，通过传输线的功率全部被天线吸收，此种情形为理想状况，驻波系数为1；如不匹配时，将有一部分功率在天线输入端反射回发射机，在传输线上出现驻波，这样一方面会造成能量的损失，而且会影响发射机和传输线的最大传输功率。除少数窄带天线和宽带结构天线外，一般要采用阻抗匹配器来实现天线与传输线的匹配。
阻抗匹配方法有1/4波长阻抗变换器、支节调配器法和匹配网络电路法等。在现有技术中，如美国专利第6,239,765所公布的在接地端和馈电点用到了一段导电体用做传输线与天线输入阻抗之间的阻抗变换器，通过调节和测试，这种方法可以实现阻抗匹配，但其缺点在于阻抗变换器的尺寸严格的与天线的工作频率有关，这样实现匹配的带宽很有限。在授予黄建勋的中国专利CN 2519426Y“天线阻抗匹配装置”中，公布了一种在天线馈电处设置上下两块金属片形成电容来实现电抗补偿从而实现阻抗匹配的方法。主要是利用设置电容的纯容抗来补偿天线输入阻抗的感抗部分，当天线的输入电抗部分发生变化时，可以通过调节电容的大小来实现阻抗匹配。此匹配装置具有一定灵活性，但实际的操作会带来许多不便，而且只能实现天线的窄带匹配，在超宽带天线中应用显得无力。
一副好的宽带天线往往需要一个好的宽带匹配器与之相接，才能在整个工作频带内实现良好匹配，满足工程要求。但传统的宽带匹配网络将造成显著的插入损耗，大大降低天线的效率；同时，当天线用于大功率发射时宽带匹配网络上的功耗将使匹配网络中各元器件温度急剧升高，导致诸如散热等更多的问题。
发明内容
本发明的目的是旨在克服现有同类型通信天线在超宽带阻抗匹配中的不足，提供一种超宽带天线双馈匹配器，由本发明超宽带天线双馈匹配器组成的短波超短波通信天线具有能够实现无宽带匹配网络、较小天线电尺寸条件下短波超短波通信工作任务，工作频带内电压驻波比VSWR＜3；天线效率高，损耗小，能承受较大的发射功率等特点。
本发明提供的一种超宽带天线双馈匹配器，其技术方案如下一种超宽带天线双馈匹配器，它包括天线馈电系统的上馈匹配器装置和下馈匹配器装置，上、下匹配器装置通过金属中心支柱9内外螺纹连接从而构成一整体，其特征是上馈匹配器装置包括顶部金属基座13、绝缘体14、金属内芯15、下端金属基座16、金属接线座17，如图3所示；其特征是下馈匹配器装置包括顶部金属基座18、绝缘体19、金属内芯15、金属连接器20、金属接线座17、金属套筒21，如图4所示。
上面所述的上馈匹配器装置顶部金属基座13侧壁有用于连接辐射振子的内槽22，内槽22的轴向平行于顶部金属基座13的上表面，顶部金属基座13下端中心有连接金属内芯15的内槽23，内槽的轴向平行于顶部金属基座13侧壁，上馈匹配器装置顶部金属基座13的直径为D1，高度为H1，如图5所示；上面所述的上下馈匹配器装置金属内芯15由上部最大直径的圆柱24、中部较大直径的圆柱25、下部最小直径的圆柱26构成，上部最大直径的圆柱24的长度和直径分别为H2和D2，中部较大直径的圆柱25的长度和直径分别为H3和D3，下部最小直径的圆柱26的长度和直径分别为H4和D4，如图6所示；上面所述的上馈匹配器装置下端金属基座16包括上部内径和高度分别为D5和H5的圆筒29和下部内径和高度分别为D6和H6的圆筒30，其中D5大于D6，上部圆筒29的上端为三角形截面28，三角形截面28的下侧壁上有轴向平行于三角形截面28上侧壁边的内槽27，如图7所示；上面述的上下馈匹配器装置金属接线座17包括上端厚度为T1、内径为D7、高度与金属内芯15中部较大直径的圆柱25长度H3相同的金属圆筒31，下端为厚度为T2、内径为D8、高度与金属内芯15中部较小直径的圆柱26长度H4相同的金属圆筒32，金属圆筒31厚度T1大于金属圆筒32厚度T2；金属圆筒31内径D7大于金属圆筒32内径D8，如图8所示；上面述的下馈匹配器装置顶部金属基座18包括上端用于与上馈匹配器装置连接的中心支柱9连接的内槽33，在顶部金属基座18外壁中三角形截面上边有连接辐射振子的内槽34，内槽34的轴向与顶部金属基座18外壁中三角形截面下边平行，在顶部金属基座18下部中心有一个连接金属内芯15的内槽35，在顶部金属基座18下部中心内槽35的对称两侧有两个内槽36，内槽36轴向与内槽35轴向平行，内槽36用于连接绝缘体19，如图9所示；上面的所述部件的连接方式是(如图3、图4所示)上馈匹配器装置顶部金属基座13下端外侧与绝缘体14采用内外螺纹相接，顶部金属基座13下端中心内槽23与穿过绝缘体14中心的金属内芯15下相连，采用内外螺纹的连接方式；上馈匹配器装置绝缘体14上部与顶部金属基座13下端通过内外螺纹相连，绝缘体14下部与下端金属基座16上端内侧内外螺纹连接，金属内芯15穿过结缘体14中心，绝缘体14起到顶部金属基座13和下端金属基座16绝缘的作用；
上馈匹配器装置下端金属基座16上部内侧与绝缘体14外侧采用内外螺纹相接，下端金属基座16的下端内侧与金属接线座17的上部圆筒31外侧通过内外螺纹相连；上馈匹配器装置的金属接线座17的上部圆筒31外侧与下端金属基座16的下部圆筒30上端内侧通过内外螺纹相接，金属接线座17的上部圆筒31和金属内芯15的中间金属圆柱25长度对应相一致，下部圆筒32与金属内芯15的下部金属圆柱26的长度对应相一致。
这样通过上述的连接关系构成了上馈匹配器装置。
下馈匹配器装置顶部金属基座18的下端内槽36与绝缘体19内外螺纹相接，下端中心内槽35与穿过绝缘体19中心的金属内芯15采用内外螺纹相连；下馈匹配器装置绝缘体19上面与顶部金属基座18下端内槽36采用内外螺纹相连，绝缘体19下端与金属连接器20的内侧采用内外螺纹连接，金属内芯15穿过绝缘体19中心，绝缘体19起到顶部金属基座18和下端的连接器20绝缘的作用；下馈匹配器装置金属连接器20上端内侧与绝缘体19外壁采用内外螺纹相接，金属连接器20中部内侧与金属接线座17的上部圆筒31外侧采用内外螺纹相连，金属连接器20下端外壁与金属套筒21内侧采用内外螺纹相连；下馈匹配器装置的金属接线座17的上部圆筒31外侧采用内外螺纹与金属连接器20内侧相接，金属接线座17的上部圆筒31和金属内芯15的中间金属圆柱25长度对应相一致，下部圆筒32与金属内芯15的下部金属圆柱26的长度对应相一致。
这样通过上述的连接关系构成了下馈匹配器装置；需要指出的是，匹配器装置需要接上金属辐射体才能构成完整的天线，如天线在上馈工作时，在顶部金属基座13的内槽22处和下端金属基座16的内槽27处接上合理长度振子辐射体，馈线传输线的内外导体分别接上金属内芯15的下端直径圆柱26和金属接线座17的下部金属圆筒32；天线在下馈工作时，顶部金属基座18的侧壁内槽34接上合理长度的金属振子辐射体，金属套筒结构21与金属地板11电气连接固定，馈线传输线的内外导体分别接上金属内芯15的下端金属圆柱26和金属接线座17的下部金属圆筒32，同时需要用一中心支柱通过上馈匹配器装置金属基座16下端的圆筒和下馈匹配器装置顶部金属基座18的上部内槽33连接起来构成一整体。下馈系统工作覆盖整个天线工作频率的低端部分，上馈系统工作覆盖整个天线工作频率的高端部分，低端与高端有一部分重叠，从而低端和高端合并在一起构成整个超宽带天线的工作频带。
绝缘体14、绝缘体19可以采用尼龙等绝缘材料。
本发明的实质是由于采用了渐变腔式等效延长结构的匹配器装置，同时采用了上下两个馈电结构系统，因此本发明匹配器装置有如下优点和积极效果(1)本发明超宽带天线双馈匹配器装置的应用使天线有上、下两馈电端，分别覆盖高、低端频段，因此它比单端输入的天线更易于配置多路耦合器，因而更适合于工作在不同频段的多台通信机共用。
(2)本发明上下两种馈电结构装置采用渐变腔式等效延长结构，可大大减少馈电点处电流反射，实现天线的超宽带匹配，改善天线辐射体的电流分布，优化天线的阻抗频带特性。
(3)本发明阻抗匹配器未采用匹配网络，无损耗加载技术应用，所以使应用此装置的天线效率高，适合于大功率发射。
(4)本发明匹配器装置结构固定，表现出来的电气性能稳定。
(5)本发明匹配器原理简单，加工精度要求不高，同时易架设、维护，本领域普通工程技术人员易于掌握和实施。
总之，上述这些特点体现出了设计研发的先进性和创新性，其相关技术指标已达到国内领先水平，而且已具备型号研发基础，宽带匹配器可相应应用到其它频段，也可将此双馈匹配器视情况单独使用。本发明可以广泛地用于通信技术领域。
图1、一种现有的舰用短波宽带天线结构示意图，其中1是加载体，2是鞭状辐射体，3是馈线，4是匹配网路，5是天线支撑基座，6是地面；图2、美国discage天线结构示意图，其中3是馈线，4是匹配网路，7是振子辐射体，8是绝缘体，9是中心支柱，10是笼型辐射体，11是金属地板，12是横向支撑杆；
图3、本发明超宽带天线双馈匹配器的上馈匹配器装置整体结构剖面示意图，其中13是顶部金属基座，14是顶部金属基座13与下端金属基座16之间的绝缘体，15是金属内芯，16是下端金属基座，17是金属接线座；图4、本发明超宽带天线双馈匹配器的下馈匹配器装置整体结构剖面示意图，其中18是顶部金属基座，19是顶部金属基座18与金属连接器20之间的绝缘体，15是金属内芯，20是金属连接器，17是金属接线座，21是金属套筒；图5、本发明上馈匹配装置的顶部金属基座13剖面示意图，其中22和23分别为顶部金属基座13侧壁和底部的内槽，内槽22与顶部金属基座13的顶部平面平行，内槽23与顶部金属基座13的侧壁平行，顶部金属基座13的直径为D1，高度为H1；图6、本发明匹配器装置的金属内芯15剖面示意图，其中24、25和26分别为上部金属圆柱、中部金属圆柱和下部金属圆柱，它们的高度和直径分别为H2、H3、H4、D2、D3和D4；图7、本发明上馈匹配器装置的下端金属基座16剖面示意图，其中29为金属基座16上部内径和高度分别为D5和H5的金属圆筒，它包括上部截面为三角形的圆筒28，截面为三角形的圆筒28包括平行于截面为三角形的圆筒28上侧壁的内槽27，30为下端金属基座16下部内径和高度分别为D6和H6的金属圆筒；图8、本发明匹配器装置的金属接线座17剖面示意图，其中31为金属接线座17上端内径、高度和厚度分别为D7、H3和T1的圆筒，32为金属接线座17下端内径、高度和厚度分别为D8、H4和T2的圆筒；图9、本发明下馈匹配器装置的顶部基座18剖面示意图，其中33为顶部基座18上部的内槽，34为顶部基座18外壁中三角形截面上边上的内槽，内槽34轴向与顶部基座18外壁中三角形截面下边平行，35为位于顶部基座18底部中心的内槽，36为以底部内槽35为中心两边对称位置的两个内槽，内槽36轴向与内槽35轴向平行；图10、应用本发明双馈匹配器装置的天线第一个实施例结构图，其中13是上馈匹配器的顶部金属基座，14是上馈匹配器的顶部金属基座13与下端金属基座16之间的绝缘体，15是上下匹配器的金属内芯，16是上馈匹配器的下端金属基座，17是上下匹配器的金属接线座，18是下馈匹配器的顶部金属基座，19是下馈匹配器的顶部金属基座18与金属连接器20之间的绝缘体，20是下馈匹配器的金属连接器，21是下馈匹配器的金属套筒，7是金属辐射振子，10是菱形金属辐射体，9是中心支柱，12是横向支撑杆，37是绝缘套，38是上馈传输线的内导体，39是上馈传输线的外导体，40是下馈传输线的内导体，41是下馈传输线的外导体，11是金属地板；图11、应用本发明双馈匹配器装置的天线第二个实施例结构图，其中13是上馈匹配器的顶部金属基座，14是上馈匹配器的顶部金属基座13与下端金属基座16之间的绝缘体，15是上下匹配器的金属内芯，16是上馈匹配器的下端金属基座，17是上下匹配器的金属接线座，18是下馈匹配器的顶部金属基座，19是下馈匹配器的顶部金属基座18与金属连接器20之间的绝缘体，20是下馈匹配器的金属连接器，21是下馈匹配器的金属套筒，7是金属辐射振子，10是笼形金属辐射体，9是中心支柱，12是横向支撑杆，37是绝缘套，38是上馈传输线的内导体，39是上馈传输线的外导体，40是下馈传输线的内导体，41是下馈传输线的外导体，11是金属地板；图12、应用本发明双馈匹配器装置的天线第三个实施例结构图，其中13是上馈匹配器的顶部金属基座，14是上馈匹配器的顶部金属基座13与下端金属基座16之间的绝缘体，15是上下匹配器的金属内芯，16是上馈匹配器的下端金属基座，17是上下匹配器的金属接线座，18是下馈匹配器的顶部金属基座，19是下馈匹配器的顶部金属基座18与金属连接器20之间的绝缘体，20是下馈匹配器的金属连接器，21是下馈匹配器的金属套筒，7是金属辐射振子，10是葫芦形金属辐射体，9是中心支柱，12是横向支撑杆，37是绝缘套，38是上馈传输线的内导体，39是上馈传输线的外导体，40是下馈传输线的内导体，41是下馈传输线的外导体，11是金属地板；图13、为本发明第一个实施例天线下馈驻波图，图14、为本发明第一个实施例天线上馈驻波图，图15、为本发明第二个实施例天线下馈驻波图，图16、为本发明第二个实施例天线上馈驻波图，
图17、为本发明第三个实施例天线下馈驻波图，图18、为本发明第三个实施例天线上馈驻波图，在图13、14、15、16、17、18中，横坐标为频率，纵坐标为电压驻波比系数。
具体实施例方式
实施例1图10为应用本发明匹配器装置的天线第一实施例结构图。
整个馈电系统分为两路馈电，其中分别应用到本发明的上下匹配器装置。
上馈匹配器的顶部铝制基座13侧壁内槽分别通过内外螺纹均匀连接八根铝制辐射振子7(图上只画了两个)，其下部中心内槽通过内外螺纹与铜制内芯15连接；铜制内芯15通过尼龙绝缘体14向下与穿过铝制中心支柱9中心的上馈线N型接头的内导体38相连；尼龙绝缘体14的上下端采用内外螺纹分别与顶部铝制基座13和下端铝制基座16相连，起到绝缘的作用；下端铝制基座16侧壁内槽向下均匀地与八个菱形铝制振子辐射体10(图中只画出两个)的上部相连，其内侧与铝制接线座17相接，下部固定在铝制中心支柱9上，所有的连接方式为内外螺纹连接；铝制接线座17与穿过铝制中心支柱中心的上馈线N型接头外导体39内外螺纹相连；每一菱形铝制辐射体振子10的中间部分由两根直铝振子相接，同时与一个铝制横向支撑杆12固定，采用铆钉的固定方式；每一个铝制横向支撑杆12的另一端与尼龙绝缘套37通过内外螺纹相接；尼龙绝缘套37用螺钉固定在铝制中心支柱9上，使铝制中心支柱9与横向铝制支撑杆12绝缘。
下馈匹配器的顶部铝制基座18的上端内槽与铝制中心支柱9通过内外螺纹固定，其侧壁的八个内槽(图中只画了两个)分别连接菱形铝制辐射体10的八根振子下端，其下端与尼龙绝缘体19相连，中心与铜制内芯15相接，分别都是采用内外螺纹的连接方式；铜制内芯15通过尼龙绝缘体19向下与穿过铝制地板11中心和铝制套筒21中心的下馈线N型接头的内导体40相连；尼龙绝缘体19的上下端采用内外螺纹分别与顶部铝制基座18和铝制连接器20相连，起到绝缘的作用；铝制连接器20的上下端分别与尼龙结缘体19和铝制套筒21相接，其内侧与铝制接线座17相接，分别都是采用内外螺纹的连接方式；铝制接线座17的外侧与铝制连接器20的内侧采用内外螺纹相接，下端与下馈线的N型接头外导体41内外螺纹相连；铝制套筒21上端同样通过内外螺纹与铝制连接器20外侧连接，下端通过铝制地板11中心用上下两个螺母固定，这样整个天线树立在铝制地板11中心。
其中上馈电缆从上馈匹配器出来通过铝制中心支柱9中心在其下端引出，紧贴下馈匹配装置向下穿过铝制地板11，固定在铝制地板11底面；下馈电缆从下馈匹配器出来通过铝制套筒21中心穿过铝制地板中心，固定在铝制地板11底面。
在本实施例中，D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8的尺寸分别为60mm、8mm、5mm、3.5mm、37mm、30mm、20mm和10mm；H1、H2、H3、H4、H5、H6的尺寸分别为25mm、100mm、20mm、15mm、70mm、45mm；T1、T2的尺寸分别为5mm和2mm；铝制辐射振子7的长度为255mm；菱形辐射体10的上下两铝制振子长度为947mm、531mm；铝制中心支柱9高度为1035mm；横向铝制支撑杆的尺寸为445mm；铝制地板11的边长为1000mm×1200mm；本实施例下馈和上馈电压驻波比曲线分别如图8、图9。可见其工作频带为15.8-1300MHz，其中下馈工作频带为15.8-148MHz，上馈为75-1300MHz。在整个工作频带内电压驻波比全部在3以下，大约70％的带宽内电压驻波比在2以下，可见整个工作频段内匹配良好，辐射效率高，增益±2dBd，承受发射功率可在1KW以上，同时机械强度高。上述各项技术指标体现了该匹配器装置的优越性能，此装置还可用到其他频段，也可上下匹配器灵活单独使用。
实施例2图11为应用本发明匹配器装置的天线第二实施例结构图。
整个馈电系统分为两路馈电，其中分别应用到本发明的上下匹配器装置。
上馈匹配器的顶部铝制基座13侧壁分别通过内外螺纹均匀连接八根铝制辐射振子7(图上只画了两个)，其下部中心通过内外螺纹与铜制内芯15；铜制内芯15通过尼龙绝缘体14向下与穿过铝制中心支柱9中心的上馈线N型接头的内导体38相连；尼龙绝缘体14的上下端采用内外螺纹分别与顶部铝制基座13和下端铝制基座16相连，起到绝缘的作用；下端铝制基座16侧壁内槽向下均匀地与八个笼形铝制振子辐射体10(图中只画出两个)的上部相连，其内侧与铝制接线座17相接，下部固定在铝制中心支柱9上，所有的连接方式为内外螺纹连接；铝制接线座17与穿过铝制中心支柱9中心的上馈线N型接头外导体39内外螺纹相连；每一笼形铝制辐射体振子10的弯折部分由两根直铝振子相接，同时与一根铝制横向支撑杆12固定，采用铆钉的固定方式；每一个铝制横向支撑杆12的另一端与尼龙绝缘套37通过内外螺纹相接；尼龙绝缘套37用螺钉固定在铝制中心支柱9上，使铝制中心支柱9与横向铝制支撑杆12绝缘。
下馈匹配器的顶部铝制基座18的上端内槽与铝制中心支柱9通过内外螺纹固定，其侧壁的八个内槽(图中只画了两个)分别连接笼形铝制辐射体10下部的八根振子下端，其下端与尼龙绝缘体37相连，中心与铜制内芯15相接，分别都是采用内外螺纹的连接方式；铜制内芯15通过尼龙绝缘体37向下与穿过铝制地板11中心和铝制套筒21中心的下馈线N型接头的内导体40相连；尼龙绝缘体19的上下端采用内外螺纹分别与顶部铝制基座18和铝制连接器20相连，起到绝缘的作用；铝制连接器20的上下端分别与尼龙结缘体19和铝制套筒21相接，其内侧与铝制接线座17相接，分别都是采用内外螺纹的连接方式；铝制接线座17的外侧与铝制连接器20的内侧采用内外螺纹相接，下端与下馈线的N型接头外导体41内外螺纹相连；铝制套筒21上端同样通过内外螺纹与铝制连接器20外侧连接，下端通过铝制地板11中心用上下两个螺母固定，这样整个天线树立在铝制地板11中心。
其中上馈电缆从上馈匹配器出来通过铝制中心支柱9中心在其下端引出，紧贴下馈匹配装置向下穿过铝制地板11，固定在铝制地板11底面；下馈电缆从下馈匹配器出来通过铝制套筒21中心穿过铝制地板中心，固定在铝制地板11底面。
在本实施例中，D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8的尺寸分别为60mm、8mm、5mm、3.5mm、37mm、30mm、20mm和10mm；H1、H2、H3、H4、H5、H6的尺寸分别为25mm、100mm、20mm、15mm、70mm、45mm；T1、T2的尺寸分别为5mm和2mm；铝制辐射振子7的长度为171mm；笼形辐射体10的上中下三铝制振子长度为475mm、552mm、261mm；铝制中心支柱9高度为1035mm；横向铝制支撑杆12的上下两根尺寸为215mm、220mm；铝制地板11的边长为1000mm×1200mm；本实施例下馈和上馈电压驻波比曲线分别如图10、图11。可见其工作频带为14-492MHz，其中下馈工作频带为14-116MHz，上馈为100-492MHz。在整个工作频带内电压驻波比全部在3以下，大约80％的带宽内电压驻波比在2以下，可见整个工作频段内匹配良好，辐射效率高，增益±2dBd，承受发射功率可在1KW以上，同时机械强度高。上述各项技术指标体现了该匹配器装置的优越性能，此装置还可用到其他频段，也可上下匹配器灵活单独使用。
实施例3图12为应用本发明匹配器装置的天线第一实施例结构图。
整个馈电系统分为两路馈电，其中分别应用到本发明的上下匹配器装置。
上馈匹配器的顶部铝制基座13侧壁分别通过内外螺纹均匀连接八根铝制辐射振子7(图上只画了两个)，其下部中心通过内外螺纹与铜制内芯15；铜制内芯15通过尼龙绝缘体14向下与穿过铝制中心支柱9中心的上馈线N型接头的内导体38相连；尼龙绝缘体14的上下端采用内外螺纹分别与顶部铝制基座13和下端铝制基座16相连，起到绝缘的作用；下端铝制基座16侧壁内槽向下均匀地与八个葫芦形铝制振子辐射体10(图中只画出两个)的上部相连，其内侧与铝制接线座17相接，下部固定在铝制中心支柱9上，所有的连接方式为内外螺纹连接；铝制接线座17与穿过铝制中心支柱9中心的上馈线N型接头外导体39内外螺纹相连；每一葫芦形铝制辐射体振子10的弯折部分由两根直铝制振子相接，同时与一根铝制横向支撑杆12固定，采用铆钉的固定方式；每一个铝制横向支撑杆12的另一端与尼龙绝缘套37通过内外螺纹相接；尼龙绝缘套37用螺钉固定在铝制中心支柱9上，使铝制中心支柱9与横向铝制支撑杆12绝缘。
下馈匹配器的顶部铝制基座18的上端内槽与铝制中心支柱9通过内外螺纹固定，其侧壁的八个内槽(图中只画了两个)分别连接葫芦形铝制辐射体10下端的八根振子下端，其下端与尼龙绝缘体19相连，中心与铜制内芯15相接，分别都是采用内外螺纹的连接方式；铜制内芯15通过尼龙绝缘体19向下与穿过铝制地板11中心和铝制套筒21中心的下馈线N型接头的内导体40相连；尼龙绝缘体19的上下端采用内外螺纹分别与顶部铝制基座18和铝制连接器20相连，起到绝缘的作用；铝制连接器20的上下端分别与尼龙结缘体19和铝制套筒21相接，其内侧与铝制接线座17相接，分别都是采用内外螺纹的连接方式；铝制接线座17的外侧与铝制连接器17的内侧采用内外螺纹相接，下端与下馈线的N型接头外导体41内外螺纹相连；铝制套筒21上端同样通过内外螺纹与铝制连接器20外侧连接，下端通过铝制地板11中心用上下两个螺母固定，这样整个天线树立在铝制地板11中心。
其中上馈电缆从上馈匹配器出来通过铝制中心支柱9中心在其下端引出，紧贴下馈匹配装置向下穿过铝制地板11，固定在铝制地板11底面；下馈电缆从下馈匹配器出来通过铝制套筒21中心穿过铝制地板中心，固定在铝制地板11底面。
在本实施例中，D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8的尺寸分别为60mm、8mm、5mm、3.5mm、37mm、30mm、20mm和10mm；H1、H2、H3、H4、H5、H6的尺寸分别为25mm、100mm、20mm、15mm、70mm、45mm；T1、T2的尺寸分别为5mm和2mm；铝制辐射振子7的长度为171mm；葫芦形辐射体10的从上而下四铝制振子长度为475mm、241mm、345mm、261mm；铝制中心支柱9高度为1035mm；横向铝制支撑杆12从上而下三根的尺寸为215mm、145mm、261mm；铝制地板11的边长为1000mm×1200mm；本实施例下馈和上馈电压驻波比曲线分别如图12、图13。可见其工作频带为15-1300MHz，其中下馈工作频带为15-124MHz，上馈为105-1300MHz。在整个工作频带内电压驻波比全部在3以下，大约75％的带宽内电压驻波比在2以下，可见整个工作频段内匹配良好，辐射效率高，增益±2dBd，承受发射功率可在1KW以上，同时机械强度高。上述各项技术指标体现了该匹配器装置的优越性能，此装置还可用到其他频段，也可上下匹配器灵活单独使用。
以上，向熟悉本技术领域的人员提供本发明的描述以使他们易于理解与运用本发明。对应熟悉本技术领域的人员，对这些实施例的各种变更是显而易见的，而无需创造性的劳动。因此，本发明并不仅限定在这里所述的方法和装置，而是与所述的权利要求一致的范围。
权利要求
1.一种超宽带天线双馈匹配器，它包括天线馈电系统的上馈匹配器装置和下馈匹配器装置，上、下匹配器装置通过金属中心支柱(9)内外螺纹连接从而构成一整体，其特征是上馈匹配器装置包括顶部金属基座(13)、绝缘体(14)、金属内芯(15)、下端金属基座(16)、金属接线座(17)；下馈匹配器装置包括顶部金属基座(18)、绝缘体(19)、金属内芯(15)、金属连接器(20)、金属接线座(17)、金属套筒(21)；上面所述的上馈匹配器装置顶部金属基座(13)侧壁有用于连接辐射振子的内槽(22)，内槽(22)的轴向平行于顶部金属基座(13)的上表面，顶部金属基座(13)下端中心有连接金属内芯(15)的内槽(23)，内槽的轴向平行于顶部金属基座(13)侧壁，上馈匹配器装置顶部金属基座(13)的直径为D1，高度为H1；上面所述的上下馈匹配器装置金属内芯(15)由上部最大直径的圆柱(24)、中部较大直径的圆柱(25)、下部最小直径的圆柱(26)构成，上部最大直径的圆柱(24)的长度和直径分别为H2和D2，中部较大直径的圆柱(25)的长度和直径分别为H3和D3，下部最小直径的圆柱(26)的长度和直径分别为H4和D4；上面所述的上馈匹配器装置下端金属基座(16)包括上部内径和高度分别为D5和H5的圆筒(29)和下部内径和高度分别为D6和H6的圆筒(30)，其中D5大于D6，上部圆筒(29)的上端为三角形截面(28)，三角形截面(28)的下侧壁上有轴向平行于三角形截面(28)上侧壁边的内槽(27)；上面述的上下馈匹配器装置金属接线座(17)包括上端厚度为T1、内径为D7、高度与金属内芯(15)中部较大直径的圆柱(25)长度H3相同的金属圆筒(31)，下端为厚度为T2、内径为D8、高度与金属内芯(15)中部较小直径的圆柱(26)长度H4相同的金属圆筒(32)，金属圆筒(31)厚度T1大于金属圆筒(32)厚度T2；金属圆筒(31)内径D7大于金属圆筒(32)内径D8；上面述的下馈匹配器装置顶部金属基座(18)包括上端用于与上馈匹配器装置连接的中心支柱(9)连接的内槽(33)，在顶部金属基座(18)外壁中三角形截面上边有连接辐射振子的内槽(34)，内槽(34)的轴向与顶部金属基座(18)外壁中三角形截面下边平行，在顶部金属基座(18)下部中心有一个连接金属内芯(15)的内槽(35)，在顶部金属基座(18)下部中心内槽(35)的对称两侧有两个内槽(36)，内槽(36)轴向与内槽(35)轴向平行，内槽(36)用于连接绝缘体(19)；上面的所述部件的连接方式是上馈匹配器装置顶部金属基座(13)下端外侧与绝缘体(14)采用内外螺纹相接，顶部金属基座(13)下端中心内槽(23)与穿过绝缘体(14)中心的金属内芯(15)下相连，采用内外螺纹的连接方式；上馈匹配器装置绝缘体(14)上部与顶部金属基座(13)下端通过内外螺纹相连，绝缘体(14)下部与下端金属基座(16)上端内侧内外螺纹连接，金属内芯(15)穿过结缘体(14)中心，绝缘体(14)起到顶部金属基座(13)和下端金属基座(16)绝缘的作用；上馈匹配器装置下端金属基座(16)上部内侧与绝缘体(14)外侧采用内外螺纹相接，下端金属基座(16)的下端内侧与金属接线座(17)的上部圆筒(31)外侧通过内外螺纹相连；上馈匹配器装置的金属接线座(17)的上部圆筒(31)外侧与下端金属基座(16)的下部圆筒(30)上端内侧通过内外螺纹相接，金属接线座(17)的上部圆筒(31)和金属内芯(15)的中间金属圆柱(25)长度对应相一致，下部圆筒(32)与金属内芯(15)的下部金属圆柱(26的长度对应相一致；这样通过上述的连接关系构成了上馈匹配器装置；下馈匹配器装置顶部金属基座(18)的下端内槽(36)与绝缘体(19)内外螺纹相接，下端中心内槽(35)与穿过绝缘体(19)中心的金属内芯(15)采用内外螺纹相连；下馈匹配器装置绝缘体(19)上面与顶部金属基座(18)下端内槽(36)采用内外螺纹相连，绝缘体(19)下端与金属连接器(20)的内侧采用内外螺纹连接，金属内芯(15)穿过绝缘体(19)中心；下馈匹配器装置金属连接器(20)上端内侧与绝缘体(19)外壁采用内外螺纹相接，金属连接器(20)中部内侧与金属接线座(17)的上部圆筒(31)外侧采用内外螺纹相连，金属连接器(20)下端外壁与金属套筒(21)内侧采用内外螺纹相连；下馈匹配器装置的金属接线座(17)的上部圆筒(31)外侧采用内外螺纹与金属连接器(20)内侧相接，金属接线座(17)的上部圆筒(31)和金属内芯(15)的中间金属圆柱(25)长度对应相一致，下部圆筒(32)与金属内芯(15)的下部金属圆柱(26)的长度对应相一致；这样通过上述的连接关系构成了下馈匹配器装置。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带天线双馈匹配器，其特征是所述的绝缘体(14)、绝缘体(19)采用尼龙材料。
全文摘要
本发明提供了一种超宽带天线双馈匹配器，它包括天线馈电系统的上馈匹配器装置和下馈匹配器装置。上馈匹配器装置包括顶部金属盘状基座1，绝缘体2，金属内芯3，下端金属基座4，金属接线座5；下馈匹配器装置包括顶部金属基座6，绝缘体7，金属内芯8，金属连接器9，金属接线座10，金属套筒11。本发明的实质是由于采用了渐变腔式等效延长结构的匹配器装置，同时采用了上下两个馈电结构系统，本发明应用在短波超短波通信天线上两路馈电，实现超宽带频带内阻抗匹配，使天线效率高、损耗小，能实现大功率工作。
文档编号H01Q1/50GK1764006SQ20041004087
公开日2006年4月26日 申请日期2004年10月21日 优先权日2004年10月21日
发明者聂在平, 宗显政, 文武丰, 杨学恒, 杨德强 申请人:电子科技大学