专利名称：一种高增益大功率短波宽带全向天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种高增益大功率短波宽带全向天线。
背景技术：
短波宽频带天线是短波通信和宽带高频雷达的关键设备之一。已有的短波宽频带 全向天线主要有三大类第一类是伞锥、扇锥和笼形等；第二类是线状加载宽带天线；第三 类是广泛使用的双鞭天线。伞锥、扇锥和笼形类天线虽然频带较宽，但其主要是靠自身庞大的空间尺度来实 现，而且导线较多，结构设计复杂，因而占地面积和空间比较大，不宜在空间受限的场合安 装，例如不宜在舰船上安装。线状加载宽带天线，在原有的天线上用R-L-C电路元件加载来展宽天线频带，例 如，倒V形宽带天线、直立加载宽带天线等。虽然线状加载宽带天线具有相对尺寸小和宽带 的优点，但是天线的效率、增益和承受功率却比较低。双鞭天线，尽管不采用R-L-C加载技术也能实现宽频带，频带达甚至达4个倍频 程，但中间频段的驻波太大。实际应用中往往需将两副双鞭天线结合使用，这无疑增加了系 统的复杂性，而且为了降低驻波比，有时不得牺牲效率、增益和功率容量，设计宽带匹配网值得一提的是，在双鞭天线的基础上，徐学云等发明了一种三鞭短波宽带全向天 线(专利号200720032771. 4)，其带宽比双鞭天线更宽，由于采用了匹配网络技术，其实际 效率、增益和功率容量均受到影响。
实用新型内容针对上述短波全向天线存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种高增益大 功率宽带短波全向天线，能承受IOkw发射功率，体积相对小，结构相对简单，效率较高，增 益较大，频率覆盖7. 5-26MHzo为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案包括垂直主振子、馈电垂直短振子、垂直寄生振子和馈电同轴线，所述垂直主振子 采用三根高度为H1的垂直振子，均勻垂直设置在半径为r的圆周上，并且离地高度为Htl ；所述垂直寄生振子采用三根高度为H3的垂直振子，均勻垂直设置在半径为R的圆 周上；所述馈电垂直短振子高度为H2,垂直安置在天线圆心，所述馈电垂直短振子在高 度Htl处与三根垂直主振子的底部通过金属直管电连接且交汇于圆心，所述馈电垂直短振子 的下端与馈电同轴线内导体相连，所述馈电同轴线外导体直接接地，构成天线底馈馈电点。三根等高垂直主振子和三根等高垂直寄生振子的顶端均处于开路状态。三根垂直主振子底部之下的支撑物为柱状高频绝缘材料支撑杆，所述支撑杆固定 于地面并且支撑杆的高度为Htl，三根垂直主振子的离地高度Htl不小于0. 6米。[0014]三根垂直寄生振子的底部与地面直接电连接。三根垂直主振子的高度H1不大于0. 2 λ ρ λ i为最低工作频率对应的波长。三根垂直寄生振子的长度H3约为0. 18 λ 2，λ 2为最高工作频率对应的波长。所述馈电垂直短振子的高度H2约为0. 7米。圆周半径r约为1.2米，圆周半径R约为2. 5米。所述主振子、寄生振子和馈电短振子均采用直径约40-50毫米的镀锌合金铝管。所述主振子与馈电短振子之间的金属连接直管均采用直径约5-10毫米的镀锌合 金铝管，所述垂直主振子、馈电垂直短振子和金属连接直管之间的电气连接部位为电缆连 接器。本实用新型具有以下优点和积极效果1)本实用新型的三个等高为H1的垂直主振子和一个高度为吐的垂直电小短振子 作为一个整体，不仅体积较小，而且仅需一个输出端口 ；2)本实用新型的三个等高为H3的垂直寄生振子均勻分布在三个主振子周围，由于 自身高度较小，连接架设方便；3)本实用新型的主振子、馈电短振子和金属连接直管之间的电气连接部位加装电 缆连接器，拆卸、安装方便。4)本实用新型由于三个主振子适当抬高，使高频段的驻波比有所降低，由于三个 寄生振子的电磁耦合作用，故使中间频带驻波比明显降低；5)本实用新型由于天线没有加载和匹配网络，天线损耗小，效率高，增益大，承受 的功率大；6)本实用新型在7. 5-26MHZ频段，95%频点的驻波比小于2. 5，其余频点的驻波比 小于2，增益G在5-8dBi。
图1是本实用新型提供的高增益大功率宽带短波全向天线的天线布局结构示意 图。图2是本实用新型天线的结构俯视图。图3是本实用新型天线驻波比与频率关系的设计曲线图。图4是本实用新型天线增益与频率关系的设计曲线图。
具体实施方式
本实用新型的技术思路是不采用R-L-C集中加载和匹配网络技术，也不使用诸 如伞锥那样依靠增加天线空间尺度来实现宽频带的方法，而是基于三个天振子、寄生振子 和一个馈电振子的电磁耦合实现天线宽频带展宽。下面以具体实施例结合附图对本实用新型作进一步说明参见图1所示天线布局示意图，本实用新型提供的的高增益大功率宽带短波全向 天线的辐体包括垂直振子1、垂直振子2、垂直振子3构成，这三个垂直振子的高度相同，其 高度H1约为最低工作频率的0. 2 λ，下端离地高度Htl为0. 5米，且均勻排列分布在半径r为 1. 2米的圆周上，底部通过金属直管8、金属直管9、金属直管10相互连接交互于圆心0点；[0035]寄生振子包括垂直振子4、垂直振子5、垂直振子6构成，这三个垂直振子的高度相 同，其高度H2约为最高工作频率的0. 18 λ，且均勻排列分布在半径R为2. 5米的圆周上，底 部与地直接接地；电小馈电振子7垂直安置在天线圆心0点，在其高度Htl处与三个主振子通过金属 直管8、金属直管9、金属直管10并联连接于0点，底部与同轴馈线11的内导体相连构成底 馈馈电点，同轴线11的外导体直接接地；三个等高主振子分别通过高频绝缘材料12、高频绝缘材料13、高频绝缘材料14分 别固定在地面上，与地面的距离Htl约为0. 5m。天线结构俯视图如图2所示。其中，“1”、“2”、“3”表示分别主振子1、2、3在地面 的投影；“4”、“5”、“6”分别表示寄生振子4、5、6在地面的投影；“7”表示电小馈电振子7在 地面的投影；“8”表示主振子1和馈电振子7之间的连接金属直管8在地面的投影；“9”表 示主振子2和馈电振子7之间的连接金属直管8在地面的投影；“10”表示主振子3和馈电 振子7之间的连接金属直管10在地面的投影；11表示馈电电缆；“12”、“13”、“14”分别表 示高频绝缘支撑杆12、13、14在地面的投影；r表示主振子安装的圆周半径；R表示寄生振 子安装的圆周半径。图3所示为天线驻波比与频率关系的设计曲线图。其中，实线表示天线驻波比随 频率的变化。结果显示，除了少数频点的驻波比大于2. 5以外，其余驻波比小于2. 0，满足短 波宽带大功率发射天线的要求。图4所示为天线增益与频率关系的设计曲线图。结果显示，在7. 5-26MHZ频段，天 线增益大于5dBi。以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域 的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因 此所有等同的技术方案，都落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种高增益大功率短波宽带全向天线，包括垂直主振子、馈电垂直短振子、垂直寄生 振子和馈电同轴线，其特征在于所述垂直主振子采用三根高度为H1的垂直振子，均勻垂直设置在半径为r的圆周上， 并且离地高度为Htl ；所述垂直寄生振子采用三根高度为H3的垂直振子，均勻垂直设置在半径为R的圆周上；所述馈电垂直短振子高度为H2，垂直安置在天线圆心，所述馈电垂直短振子在高度Htl 处与三根垂直主振子的底部通过金属直管电连接且交汇于圆心，所述馈电垂直短振子的下 端与馈电同轴线内导体相连，所述馈电同轴线外导体直接接地，构成天线底馈馈电点。
2.根据权利要求1所述的高增益大功率短波宽带全向天线，其特征在于 三根等高垂直主振子和三根等高垂直寄生振子的顶端均处于开路状态。
3.根据权利要求1或2所述的高增益大功率短波宽带全向天线，其特征在于三根垂直主振子底部之下的支撑物为柱状高频绝缘材料支撑杆，所述支撑杆固定于地 面并且支撑杆的高度为H0,三根垂直主振子的离地高度Htl不小于0. 6米。
4.根据权利要求1或2所述的高增益大功率短波宽带全向天线，其特征在于 三根垂直寄生振子的底部与地面直接电连接。
5.根据权利要求1或2所述的高增益大功率短波宽带全向天线，其特征在于 三根垂直主振子的高度H1不大于0. 2 λ ” λ工为最低工作频率对应的波长。
6.根据权利要求1或2所述的高增益大功率短波宽带全向天线，其特征在于 三根垂直寄生振子的长度H3约为0. 18 λ 2，λ 2为最高工作频率对应的波长。
7.根据权利要求1或2所述的高增益大功率短波宽带全向天线，其特征在于 所述馈电垂直短振子的高度吐约为0. 7米。
8.根据权利要求1或2所述的高增益大功率短波宽带全向天线，其特征在于 圆周半径r约为1. 2米，圆周半径R约为2. 5米。
9.根据权利要求1或2所述的高增益大功率短波宽带全向天线，其特征在于所述垂直主振子、垂直寄生振子和馈电垂直短振子均采用直径约40-50毫米的镀锌合金招菅。
10.根据权利要求1或2所述的高增益大功率短波宽带全向天线，其特征在于 所述垂直主振子与馈电垂直短振子之间的金属连接直管均采用直径约5-10毫米的镀锌合金铝管，所述垂直主振子、馈电垂直短振子和金属连接直管之间的电气连接部位为电 缆连接器。
专利摘要本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种高增益大功率短波宽带全向天线。本实用新型包括的垂直主振子采用三根高度为H1的垂直振子，均匀垂直设置在半径为r的圆周上，并且离地高度为H0；垂直寄生振子采用三根高度为H3的垂直振子，均匀垂直设置在半径为R的圆周上；馈电垂直短振子高度为H2，垂直安置在天线圆心，馈电垂直短振子在高度H0处与三根垂直主振子的底部通过金属直管电连接且交汇于圆心，馈电垂直短振子的下端与馈电同轴线内导体相连，馈电同轴线外导体直接接地，构成天线底馈馈电点。本实用新型天线损耗小，效率高，增益大，承受功率大，体积相对较小，结构简单，连接架设方便，可做高频地波雷达或短波通信收发天线之用。
文档编号H01Q1/36GK201829617SQ201020552319
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月8日 优先权日2010年10月8日
发明者周清晨, 王凡, 高火涛 申请人:武汉大学