一种适用于转动收信的小型鱼骨天线及天线系统的制作方法

本发明涉及短波通信天线领域，尤其涉及一种在短波通信中使用的适用于转动收信的小型鱼骨天线及天线系统。

背景技术：

鱼骨天线是一种应用于短波波段的行波天线，常用于收信。天线具有方向图指向性强、仰角低、副瓣电平小的特性，现广泛应用于中远程短波通信及侦收、测向等领域。

图1是常规鱼骨天线的示意图。可以看出，天线由很多对称振子构成，用耦合元件把间距相等的这些振子接至集合线上。在朝着通信方向的集合线末端，接上一个与线的特性阻抗相等的电阻。集合线的另一端经阻抗变化器变阻后，通过射频电缆连到接收机上。

电磁能量用对称振子来接收，接收波在对称振子上感应的电动势在集合线上产生电压，鱼骨天线的等效电路图如图2所示，在等效电路图中，对称振子用电动势e和阻抗Z_e以及2Z_ce来代替，其中，Z_e是振子的输入阻抗，2Z_ce是两个耦合元件的串联阻抗。

现正在使用的常规鱼骨天线有21元和28元等形式，这两种天线长度分别为88m和119m，需6个桅杆将天线面挂起。常规鱼骨天线的缺点是：占地面积大，造价高，无法机动；而且软结构成型困难，架设难度大，架设周期长。

现有的国内、外鱼骨天线产品，未发现有小型化并适用于转动工作的鱼骨天线出现。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题就是提供一种适用于转动收信的小型鱼骨天线及天线系统。

本发明采用如下技术方案：

一种适用于转动收信的小型鱼骨天线，其改进之处在于：所述的天线包括中心桁架，在中心桁架的两端分别安装阻抗变换器和终端电阻， 在中心桁架的中部安装中塔，中塔顶部与两侧的中心桁架之间通过拉线拉紧，沿中心桁架等间距设置两个以上的振子，各振子与中心桁架之间通过拉线拉紧，在中心桁架上还安装耦合器，耦合器内穿有集合线，各振子通过上述的集合线与中心桁架两端的阻抗变换器和终端电阻相耦合。

进一步的，所述的中心桁架为长度24.2米的三角塔。

进一步的，所述的中塔为四方角钢塔，并在中塔的顶部安装避雷针。

进一步的，所述振子的长度为12米。

进一步的，各振子之间的间距为2.2米。

进一步的，在中心桁架与各振子相对应的位置还设置有杆状上支架和V状下支架，杆状上支架的顶部通过拉线拉紧与之相对应振子的两侧，V状下支架的底部通过拉线拉紧与之相对应振子的两侧。

进一步的，振子通过拉线箍与拉线连接。

进一步的，所述的振子由左半部分和右半部分组成，两部分之间通过玻璃纤维引拔棒连接、并用导电螺栓加芯固定。

进一步的，所述的耦合器内设置导电夹，导电夹内穿有集合线，集合线通过耦合器上的跳线与各振子耦合。

一种适用于转动收信的小型鱼骨天线系统，使用上述的天线，其改进之处在于：安装在地面上的支撑塔通过安装在其顶部的转台与天线相连接，所述的转台由转台控制系统控制转动，所述的天线由天线馈电系统供电。

本发明的有益效果在于：

本发明所公开的适用于转动收信的小型鱼骨天线及天线系统，通过优化，大幅减小天线面尺寸，使天线可以采用硬结构设计；天线面的成形依靠硬结构自身刚性辅以自身拉线完成，不需要桅杆，只需在天线重心位置采用单塔支撑，创造了供天线转动工作且保证通信效果优良的结构条件。

本发明所公开的适用于转动收信的小型鱼骨天线及天线系统，尺寸小，传统21元鱼骨天线面尺寸为96m×26m，小型鱼骨天线面尺寸只有25m×12m，只有传统鱼骨天线的1/4大小；支撑少，传统鱼骨天线需要6塔支撑，小型鱼骨天线只需要1座支撑塔即可；占地小，架设一付传统鱼骨天线系统至少占地2500m²，架设一付支撑塔形式的小型鱼骨天线系统只需占地25m²，占地面积是传统鱼骨天线的1/100大小；可转动，传统鱼骨天线不可转动，只能接收固定方向的信号，小型鱼骨天线可配合转台转动工作，可全方位接收信号，理论上一付天线几乎可完成传统鱼骨天线一个圆形天线阵的工作；成型好，传统鱼骨天线由于是软结构，成型时有一定垂度，转动鱼骨天线由于尺寸小，有条件采用硬结构，成型效果好；结构易，传统鱼骨天线有至少21对振子，6座支撑塔各有两层三方拉线共36条拉线，结构复杂，视觉上凌乱，转动鱼骨天线只有12对硬结构振子，支撑塔没有拉线，结构简单，视觉上美观；架设易，架设施工方面，传统鱼骨天线在天线面升起时需要绕过两层支撑塔拉线，过程复杂，需要近20人配合完成，小型鱼骨天线可在地面组装完成后整体吊装，只需要5人即可完成，架设简单，节省人工；维修易，维修保养方面，传统鱼骨天线由于天线面承受成型张力，故障维修时常需将天线整体放下，过程繁琐，小型鱼骨天线天线桁架可供维修人员攀爬，配合吊车吊兰带人即可完成大多数故障维修。

附图说明

图1是现有技术中鱼骨天线的结构示意图；

图2是现有技术中鱼骨天线的等效电路图；

图3是本发明实施例1所公开小型鱼骨天线的结构示意图；

图4是本发明实施例1所公开的在中塔的顶部安装避雷针的示意图；

图5是本发明实施例1所公开的V状下支架的示意图；

图6是本发明实施例1所公开的振子的示意图；

图7是本发明实施例1所公开的耦合器的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图3所示，本实施例公开了一种适用于转动收信的小型鱼骨天线，采用硬结构设计，以中心桁架作为主梁，振子采用轻质防锈铝管材硬质结构，并固定在主梁上，天线的自身垂度、风速影响、转动惯量影响等问题通过四个方向的拉线和天线自身刚性得以解决。具体的说：所述的天线包括中心桁架1，在中心桁架1的两端分别安装阻抗变换器2和终端电阻3，在中心桁架1的中部安装中塔4，中塔4顶部与两侧的中心桁架1之间通过拉线5拉紧，沿中心桁架1等间距设置两个以上的振子6，各振子6与中心桁架1之间通过拉线5拉紧，在中心桁架1上还安装耦合器7，耦合器7内穿有集合线8，各振子6通过上述的集合线8与中心桁架1两端的阻抗变换器2和终端电阻3相耦合。

作为一种可供选择的方式，在本实施例中，大幅度减小中心桁架长度，所述的中心桁架为长度24.2米的三角塔，鱼骨天线的中心桁架长度是决定其能否作为转动天线使用的决定性因素，综合考虑转动灵活性和对方向系数的要求，经过反复计算将中心桁架长度从88米缩短为24.2米。如图4所示，所述的中塔为四方角钢塔，并在中塔4的顶部安装避雷针9。合理设计振子长度，所述振子的长度为12米，在保证低频端方向系数的基础上，确保高频端在水平方向不出现副瓣，将振子长度由16米缩短为12米。合理选择振子间距，为保证集合线特性的均匀性，同时尽量减少天线的复杂性，各振子之间的间距减小为2.2米。在中心桁架与各振子相对应的位置还设置有杆状上支架和V状下支架，杆状上支架的顶部通过拉线拉紧与之相对应振子的两侧，V状下支架的底部通过拉线拉紧与之相对应振子的两侧，V状下支架10的示意图如图5所示。如图6所示，振子6通过拉线箍61与拉线连接。所述的振子由左半部分和右半部分组成，左半部分和右半部分的臂长均为6米，两部分之间通过玻璃纤维引拔棒连接、并用导电螺栓62加芯固定。如图7所示，所述的耦合器内设置导电夹71，导电夹71内穿有集合线，集合线通过耦合器上的跳线72与各振子耦合。

具体的说，本实施例所公开的小型鱼骨天线，轮廓尺寸25m×12m，重量约1.4吨，也可以称为来波感应体，是将空间电磁信号转换成有线传输信号的前端感应装置，是影响短波通信效果的最重要的装置。不同的通信要求（如通信距离、对方信号强弱、地形、电磁环境等），对应有不同的天线形式。

天线总长的选择取决于对天线方向性的要求；振子间距的大小将影响集合线的均匀性和天线结构的复杂程度；振子长度的选择将影响低频端的增益以及高频端方向图特性；集合线的特性阻抗Z_c0直接影响线上衰减，从而影响天线效率；天线架高将影响天线的辐射仰角。

振子、集合线设计：

振子使用变截面Ø60mm、Ø45mm的铝管，以满足电气及结构强度要求。振子垂直方向采用Ø4mm不锈钢丝绳，拉线绝缘采用E7.893.015型绝缘子，振子左半部分和右半部分之间采用直径Ø10的811环氧酯玻璃纤维引拔棒连接。铝管与铝管之间使用导电螺栓加芯固定，以保证电气连接可靠，并满足结构连接强度要求。

集合线采用Ø5mm不锈钢丝绳，间距通过耦合器支撑来保证，集合线导电夹采用抗腐蚀的不锈钢板。

振子与集合线之间的跳线采用Ø2mm钢丝绳连接。跳线与集合线连接采用不锈钢绳卡，保证电气连接可靠，结构连接方便。

天线防雷系统设计：

在雷雨天气为了防止天线遭受雷击，在中塔上安装避雷针。

天线主体设计：

天线主体主要包括中心桁架、中塔、中心桁架拉线等组成。中心桁架采用边宽为600mm的钢管三角塔，其与中塔连接短节，其主柱材料选用Ø65mm的钢管，腹杆选用的材料为Ø25mm的钢管；其余采用主柱为Ø60mm的钢管，腹杆为Ø25mm的钢管。中塔采用底边边宽为600mm×750mm的变截面四方角钢塔，其主柱为50mm×50mm的角钢，腹杆为Ø12mm的圆钢。天线中心桁架每侧采用两根Ø8mm不锈钢丝绳制作的拉线与中塔连接，减少中心桁架自重产生的垂度。

天线主体采用普通的钢管、角钢、钢板等材料，本身防腐能力差，故焊接及加工完后需采用热镀锌工艺进行防腐，同时在架设之前统一对天线主体表面进行喷漆。

振子拉线支撑件设计：

振子拉线支撑件由杆状上支架和V状下支架组成。杆状上支架（亦称振子拉线支撑杆）采用Ø30mm的钢管；V状下支架（亦称拉线下支架）采用Ø25mm的钢管与钢板焊接而成。

此外，本实施例还公开了一种适用于转动收信的小型鱼骨天线系统，使用上述的天线，安装在地面上的支撑塔通过安装在其顶部的转台与天线相连接，所述的转台由转台控制系统控制转动，所述的天线由天线馈电系统供电。

比较本实施例所公开的鱼骨天线系统与现有技术中的鱼骨天线系统，可知：