专利名称：同轴振子二元阵全向天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多基站全向天线，具体是指一种同轴振子二元阵全向天线。
背景技术：
设计并建立一套多基站测量定位系统，通过多点协同和先进的数据融合技术、实 现对航空器的精确定位。系统适用于终端区、机场周边空域和场面监视，提高飞行活动的安 全性、有序性、高效性。多基站测量定位系统分为中心处理单元、接收单元和询问单元。我们研制的二次 雷达全向天线主要应用于接收单元，通过天线接收从目标上发出的二次雷达应答信号；在 中心处理单元中，利用天线发射时间标校信号；在询问单元中利用天线发射二次雷达询问 信号。综上所述二次雷达全向天线在多基站定位系统中起着重要的作用。由于要求基站天线的增益尽可能高，而通信区域已经确定，要求天线的方向性在 水平面内为全向，势必影响天线的增益，为了提高增益，只能通过压缩垂直面的方向图的波 束宽度来提高增益，S卩要压缩天线在垂直面内的方向图，必须采用垂直阵列天线，增加在 垂直方向上的同相馈电单元的数量，这样可有效地提高天线增益。我们知道，单个半波振子 天线的方向性系数为2. 15dB，要满足4. 5dB的增益要求，必须采用二元阵。二元阵的馈电成为技术的难点，因为基站天线结构必须简单、牢固、体积小、馈电 方便、风载小，由于要具有一定覆盖面积，天线必须架在高处，必须承受一定的风荷，如果我 们采用一般的传统的等幅同相功分网络，各单元在远场的合成，在水平面上很难形成较理 想的等圆方向图，且与振子相平行的馈线分支将产生“天线效应”，即馈线的外表面将产生 感应电流和辐射作用，会破坏天线在水平面的方向图的性能。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种同轴振子二元阵全向天线，各单元以 同一个轴线为中心，既可消除现有结构与电性能的不足，并且使得各单元的合成可以在水 平面上形成很理想的等圆方向图。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是同轴振子二元阵全向天线， 主要由插芯，以及与插芯匹配的插座组成，所述的插芯插接在插座上，为了更好的实现本实 用新型，该天线还包括第一芯杆，第二芯杆，及第三芯杆，所述的第二芯杆两端分别插接于 第一芯杆及第三芯杆上，所述的第一芯杆与插芯连接。在所述第二芯杆与第三芯杆的连接部位设置有馈电点；所述的第二芯杆为同轴线 馈电芯杆；在所述的第一芯杆还设置有同轴线外导体，所述同轴线外导体的外臂为下振子 的下振子臂，在第三芯杆顶端还设有作为上振子的上振子臂，而在馈电点的外侧则还设有 作为上振子的下振子臂以及下振子的上振子臂的外壳，且该外壳通过介质外壳与上振子臂 及同轴线外导体相连接；所述的第三芯杆为同轴线内导体激励芯杆。在所述第一芯杆底部，第二芯杆及第三芯杆中部，以及各芯杆连接部位还分别设置有高频垫圈。为了提高天线效率，该天线还包括有扼流套筒，所述的扼流套筒套接于所述同轴 线外导体外层，所述的扼流套筒用于阻止电流流出外导体的外表面，进而流到反射板上，影 响天线的垂直波瓣和天线效率。在所述扼流套筒底部还设置有圆板，所述的第一芯杆及同轴线外导体穿过圆板圆 心位置，并与圆板垂直布置。进一步，为了保护天线，使天线具有防水功能，该天线还包括介质套筒，所述的介 质套筒即为天线外壳，所述的介质套筒位于同轴振子二元阵全向天线整体外侧；在所述的 介质套筒顶端还设置有盖子，所述的盖子套接于介质套筒上，并通过螺钉固定于振子臂上。综上，本实用新型的有益效果是该同轴振子二元阵全向天线采用同轴线馈电形 式，充分利用同轴线内外导体的电流大小相等、方向相反的基本特性，使其级联的两个偶 极子单元实现等幅同相馈电，达到了方位360°，仰角0° 25°的空间覆盖和天线增益 ^ 4. 5dB的技术要求。在充分满足天线电性能指标的同时其外形结构简单、牢固、风载小， 长期在风力强劲的室外高处工作，馈电形式简单可靠，天线性能不受天气环境的影响。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为对称振子天线的结构示意图。图3为对称振子原理图。图4为只有一个阵子I时的方向性增强原理图。图5为具有两个阵子I和II时的方向性增强原理图。图6为同相馈电原理图。附图中标记及相应的零部件名称1-插芯；2-插座；3-第一芯杆；4-第二芯杆； 5-第三芯杆；6-馈电点；7-壳体；8-高频垫圈；9-扼流套筒；10-圆板；11-振子臂；12-盖 子；13-介质套筒；14-同轴线外导体；15-介质外壳。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实 施方式不限于此。实施例如图1所示，该同轴振子二元阵全向天线，主要由插芯1，以及与插芯1匹配的插 座2组成，所述的插芯1插接在插座2上，该天线还包括第一芯杆3，第二芯杆4，及第三芯 杆5，所述的第二芯杆4两端分别插接于第一芯杆3及第三芯杆5上，所述的第一芯杆3与 插芯1连接；在所述第二芯杆4与第三芯杆5的连接部位设置有馈电点6 ；所述的第二芯杆 4为同轴线馈电芯杆；在所述的第一芯杆3外还设置有同轴线外导体14，所述同轴线外导体 14的外臂为下振子的下振子臂，在第三芯杆5顶端还设有作为上振子的上振子臂11，而在 馈电点6的外侧则还设有作为上振子的下振子臂以及下振子的上振子臂的外壳7，且该外 壳7通过介质外壳15与上振子臂11及同轴线外导体14相连接；所述的第三芯杆5为同轴 线内导体激励芯杆；在所述第一芯杆3底部，第二芯杆4及第三芯杆5中部，以及各芯杆连[0024]该天线还包括有扼流套筒9及介质套筒13，所述的扼流套筒9套接于所述同轴线 外导体14外层；在所述扼流套筒9底部还设置有圆板10，所述的第一芯杆3及同轴线外导 体14穿过圆板10圆心位置，并与圆板10垂直布置，所述的介质套筒13位于同轴振子二元 阵全向天线整体外侧；在所述的介质套筒13顶端还设置有盖子12，所述的盖子12套接于 介质套筒13上，并通过螺钉固定于振子臂11上。该天线的工作原理分析如下(1)天线单元方向图分析对称振子天线，是一种应用非常广泛且结构简单的基本线天线，它既可作天线单 独使用，也可作阵列天线的单元使用。对称天线的结构如图2所示，它是由两段同样粗细， 长度各为1的直导体组成。工程上计算对称振子的辐射场的近似方法是把对称振子看成是终端开路的传输 线两臂向外张开的结果，并假设其上的电流分布和张开前一样，然后将振子分成许多小段， 每一小段上的电流在某个瞬间可认为各处相同，即把每个小段看作一个元电辐射体，于是 空间任一点的场强是许多元电辐射体在该点产生场强的叠加。对称振子上的电流分布可表示为 式中I(z)为天线上|z|位置的电流山为波腹点的天线电流；K
X为电流 波在天线上的相位常数；、是振子上电流波的波长；1为对称振子一臂的长度。可见在对称振子上的电流分布是不均勻的，如果把对称振子分成无限多个小段， 每个小段长dz << X，则其上电流分布是均勻的，把它看成是元电辐射体对称振子如图3 所示，在对称振子天线上以中心位置为对称的士z位置处，一对元电辐射体dZl与dz2的
辐射场分别为 式中e为由对称振子轴线方向转向观察点的方位角；巧和巧分别为dzi*dz2 元电辐射体到观察点的距离。77o=V-"o/^o =120沿为自由空间波阻抗。由于观察点 p(r, e, d在远区，可认为巧线、r2线和r线相互平行，因此认为dE01*dE02的方向近乎相同，且距离巧及r2和r有如下关系 由于r>> |z|cose，因此在计算对称振子辐射场大小时，可以近似认为 1 1 1
但在计算辐射场的相位时，不能近似认为巧与r2相等。 于是这对元电辐射体在远区的合成场强为dE0 = dE01+dE( 对称振子天线的辐射场为许多元电辐射体的辐射场的叠加，即
由此可见，对称振子的辐射场具有如下特性，电场仍为e方向的线极化波；辐射 场强的大小与离源点距离r成反比；辐射场的等相位面是r等于常数的球面，故它的辐射场 为球面波；辐射场的方向性函数为 从上式中可看出即天线的方向性仅与e有关，而和P无关，故其立体方向图是以 天线轴为中心轴的回旋体。
⑵方向性增强原理为
当只有一个振子I时，如图4，
振子I的输入功率为PA，输入电阻为RA，则输入电流为 在与振子轴垂直而相距&的M点的场强&，由对称天线的辐射场强表达式可知，输 入电流与&成正比关系，可简单地表示为& = AIa，其中A是一个与电流无关的比例系数。 将E0 = AIa代入(1)式 当在轴线上再增加一振子II时，如图5所示，使振子上的总功率仍为PA，但平分给两个振子，忽略彼此耦合影响，则此时M点的 场强为 由此，在输入功率相同的条件下，远区M点所得到的场强，二元阵比单个振子时增 加倍。方向性可以增强的根本原因是由于各振子的场在定向相互干涉，结果使某些方向 的辐射增强，另一些方向辐射减弱，从而使主瓣变窄。(3)同相馈电要实现对纵向排列的对称振子同相馈电，利用同轴线内导体与外导体的电流大小 相等，方向相反的基本特性，实现等幅、反相激励，使其级联的两个偶极子实现等幅、同相馈 电，等效馈电如图6所示。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限 制，凡是依据本实用新型的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落 入本实用新型的保护范围之内。
权利要求同轴振子二元阵全向天线，主要由插芯(1)，以及与插芯(1)匹配的插座(2)组成，所述的插芯(1)插接在插座(2)上，其特征在于，还包括第一芯杆(3)，第二芯杆(4)，及第三芯杆(5)，所述的第二芯杆(4)两端分别插接于第一芯杆(3)及第三芯杆(5)上，所述的第一芯杆(3)与插芯(1)连接。
2.根据权利要求1所述的同轴振子二元阵全向天线，其特征在于，在所述第二芯杆(4) 与第三芯杆(5)的连接部位设置有馈电点(6)。
3.根据权利要求1或2所述的同轴振子二元阵全向天线，其特征在于，所述的第二芯杆(4)为同轴线馈电芯杆。
4.根据权利要求3所述的同轴振子二元阵全向天线，其特征在于，在所述的第一芯杆 (3)外还设置有同轴线外导体(14)，同轴线外导体(14)的外臂为下振子的下振子臂，在第 三芯杆(5)顶端还设有作为上振子的上振子臂(11)，而在馈电点(6)的外侧则还设有作为 上振子的下振子臂以及下振子的上振子臂的外壳(7)，且该外壳(7)通过介质外壳(15)与 上振子臂(11)及同轴线外导体(14)相连接。
5.根据权利要求1或2所述的同轴振子二元阵全向天线，其特征在于，所述的第三芯杆(5)为同轴线内导体激励芯杆。
6.根据权利要求1所述的同轴振子二元阵全向天线，其特征在于，在所述第一芯杆(3) 底部，第二芯杆(4)及第三芯杆(5)中部，以及各芯杆连接部位还分别设置有高频垫圈(8)。
7.根据权利要求4所述的同轴振子二元阵全向天线，其特征在于，还包括有扼流套筒 (9)，所述的扼流套筒(9)套接于所述同轴线外导体(14)外层。
8.根据权利要求7所述的同轴振子二元阵全向天线，其特征在于，在所述扼流套筒(9) 底部还设置有圆板(10)，所述的第一芯杆(3)及同轴线外导体(14)穿过圆板(10)圆心位 置，并与圆板(10)垂直布置。
9.根据权利要求7所述的同轴振子二元阵全向天线，其特征在于，还包括介质套筒 (13)，所述的介质套筒(13)位于同轴振子二元阵全向天线整体外侧。
10.根据权利要求9所述的同轴振子二元阵全向天线，其特征在于，在所述的介质套筒 (13)顶端还设置有盖子(12)，所述的盖子(12)套接于介质套筒(13)上，并通过螺钉固定 于振子臂(11)上。专利摘要本实用新型涉及一种同轴振子二元阵全向天线，主要由插芯(1)，以及与插芯(1)匹配的插座(2)组成，所述的插芯(1)插接在插座(2)上，其特征在于，还包括第一芯杆(3)，第二芯杆(4)，及第三芯杆(5)，所述的第二芯杆(4)两端分别插接于第一芯杆(3)及第三芯杆(5)上，所述的第一芯杆(3)与插芯(1)连接。本实用新型中的各单元以同一个轴线为中心，既可消除现有结构与电性能的不足，并且使得各单元的合成可以在水平面上形成很理想的等圆方向图。
文档编号H01Q13/08GK201601228SQ200920298580
公开日2010年10月6日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者周旭, 唐传机, 孔胜, 李亚 申请人:成都锦江电子系统工程有限公司