专利名称：一种天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电磁波相关技术领域，尤其涉及一种用于辐射或接收电 磁波的天线。
背景技术：
电》兹波自发现以来被广泛应用于人们的日常生活及各专业技术领域，通 过在电磁波中加载信号，经过信号调制后实现信号的远程传输和控制等，而 被广泛应用于军事和工业生产等领域，如用于对潜通讯、对空通讯、对海通 讯、导航，用于地下勘探，还可以应用在工农业生产、医疗卫生和生活餐々欠 中。
现有的天线，是由辐射或接收电^f兹波的一个导体或多个导体的组合，可 分为线天线、面天线、喇叭天线、透镜天线等，如公知的至长波、极长波、 超长波、长波、中波、短波、超短波、微波等天线。在超长波、长波、中波、 短波波段是通过一种金属装置如杆、线或线的排列，作为发射或接收电磁波
的天线；在微波波段，是利用具有一定形状横截面和口径的波导管将微波输 送到一定形状和口径的、很大或相当大的面状天线上。将天线连接到电源上， 通有交变或脉冲电流，利用传导电流的强度的变化来产生与加速度相关的电 场，从而辐射不同波长的电磁波。天线在相对静止的状态下即可辐射电》兹波， 但是天线长度必须达到波长的二分之一或四分之一的长度才能最有效或相当 有效地辐射某波长的电磁波，若电磁波波长成千上万公里，天线的长度应是 成百上千公里、至少长度十公里左右。例如，对潜通讯的长波电台的长波天 线占地几十公里，机载长波电台的长波天线长度约十公里；固定在地面使用 的反隐形短波相控阵雷达(超地平线雷达)的长度在千米左右。
可见，现有技术的缺陷在于利用导体中传导电流强度的变化来辐射不 同波长的电磁波，使得天线所辐射的电磁波的波长与天线的长度有关，不便 于长波段电磁波的辐射。
实用新型内容
本实用新型提供一种天线，能够很方便的辐射长波段的电磁波。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为 一种天线，包括转 动轴和连接在所述转动轴上的至少一个带电体，所述转动轴带动所述带电体 转动，以辐射或冲妄收电^兹波。
进一步，所述天线还包括至少两个与所述转动轴固定连接的绝缘体，所 述带电体固定在任意两个所述绝缘体之间。
进一步，所述绝缘体为绝缘圓盘。 进一步，所述带电体为条形7Jc磁体。
进一步，所述天线还包括与所述带电体电连接的电刷，所述电刷还与电 源电连接。
进一步，所述带电体为平行板电容器或条形软磁体。
进一步，所述带电体为直螺线管，所述直螺线管缠绕在绝缘支架上，所 述绝缘支架固定在所述任意两个绝缘体之间。
进一步，所述天线还包括与所述带电体相连接的制冷部件，以降低所述 带电体的温度。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是
通过利用转动轴带动连接在转动轴上的带电体转动，产生具有涡旋性质 的波动电场，从而辐射电磁波，使辐射电磁波的波长不再依赖于天线的长度， 便于长波段电磁波的辐射和长波段电磁波的应用。
图l是本实用新型天线的实施例一的结构示意图2是本实用新型天线的实施例二的结构示意图3是本实用新型一种包含多组旋转部件的天线实施例的结构示意图4是本实用新型天线的实施例三的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请 参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，附图仅提供参考与说明，并非 用来限制本实用新型。
以下结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案进行描述。 参照图1,为本实用新型天线的实施例一的结构示意图。
该天线包括转动轴101和固定在转动轴上的具有扇形截面的条形永磁体 102。该永》兹体102可以直接固定在转动轴101上，也可以通过两个绝缘体固 定在转动轴101上，本实施例中绝缘体为绝缘圆盘103,即永磁体102固定在 两个绝缘圓盘103的内侧，两个绝缘圓盘103的外侧连4妄有转动轴101,或两 个绝缘圓盘103穿套固定在转动轴101上。采用绝缘圓盘103可以更好的固 定永》兹体102,而且还可以预先在绝缘圓盘103上划定位置，才艮据需要添加或 拆卸永磁体102,比直接将永磁体102固定在转动轴101上更便于灵活使用。
永磁体102可以有多个，在本实施例中两个绝缘圆盘103内侧固定有两 个永磁体102，两个永磁体102关于转动轴101对称且两永磁体102产生的磁 场方向相反。同样，可以将绝缘圆盘103及内侧固定的两个永^兹体102作为 一组旋转部件，整个天线可以包含多组上述旋转部件。最外侧的两个绝缘圓 盘103与转动轴101固定连4妾。
本实施例中，转动轴101的半径选为0.1米，采用绝缘工程塑料或者是电 阻率高的材料制成；永磁体102是截面为扇形的条形柱状永磁体，该扇形截 面的半径为0.2米，扇形角度为90度，永》兹体的长度为2米，磁场强度选 为0.5特，采用电阻率高的永磁材料，如铁氧体永磁材料；绝缘圓盘103可 选用半径0.4米、厚度0.3米的工程塑料制成。
在该天线工作时，转动轴101带动绝缘圓盘103及永磁体102以一定的 转速转动，使永J兹体102内的安培电流变向变速运动从而产生波动电场，向 周围空间辐射出电磁波；电磁波频率取决于永磁体102的转速。
该波动电场是由永^磁体内的安培电流在做变速运动时所产生的具有涡旋 性质的动电场，该波动电场的动电场强与运动电荷的加速度成正比关系
5式中，Ea为动电场强，Q为电荷量，a为运动电荷的加速度，R为到运动 电荷的i 巨离。
因此，本实施例利用安培电流中电荷的周期性变速运动在距运动电荷R 米远处产生波动电场，从而产生电磁波。
若该天线转动轴101的转速选为每秒20转，则辐射的电^兹波的波长可 达到1.5万公里。其中，永磁体102的尺寸和材质，以及转动轴101的转速 等可以根据需要进行调整。
由此可见，通过7Jc磁体102内安培电流的变向变速运动乂人而产生波动电 场，向周围空间辐射出电^f兹波，爿夂人而^f吏该天线所辐射的电^f兹波的波长与该天 线的长度无关，采用该天线有限的尺寸，通过调整转速即可很方便的实现长 波段电磁波的辐射，也大大节省了天线的占地面积，扩展了天线的种类及实 用性。
参照图2，为本实用新型天线的实施例二的结构示意图。
本天线包括转动轴201、绝缘支架202、直螺线管203和电刷204。直螺 线管203缠绕在绝缘支架202上，绝缘支架202与转动轴201可以直接固定 连接，也可以通过绝缘圆盘205固定在转动轴201上，即绝缘支架202固定 在两个绝缘圆盘205的内侧，两个绝缘圓盘205的外侧连接有转动轴201或 绝缘圆盘205穿套固定在转动轴201上。釆用绝缘圆盘205可以更好的固定 绝缘支架202和直螺线管203，也可以预先在绝缘圆盘205上划定位置，根据 需要添加或拆卸绝缘支架202。电刷204与直螺线管203通过导线电连接，电 刷204还通过导线与电源电连接，电刷可以固定在转动轴201上。
本实施例中绝缘支架202的形状与实施例一中的永磁体形状类似，也为 截面为扇形的条形柱状结构，绝缘支架202也可以有多个，在本实施例中在 两个绝缘圓盘205内侧固定有两个绝缘支架202,两个绝缘支架202关于转动 轴201对称，同样，也可以将绝缘圓盘205及内侧固定的两个绝缘支架202 和缠绕在绝缘支架202上的直螺线管203作为一组旋转部件，整个天线可以包含多组上述旋转部件，如图3所示，最外侧的两个绝缘圆盘205与转动轴 201固定连接，在本实施例中采用8组上述部件。上述绝缘支架202上均缠绕 有直螺线管203，各直螺线管203均通过电刷204与电源电连接，也即各直螺 线管203均为扇形闭合回路。
本实施例中，转动轴201的半径仍可选为0.1米，转动轴采用绝缘工程塑 料或者是电阻率高的材料制成；绝缘圆盘205可选用半径0.4米、厚度0.3米 的工程塑料制成；绝缘支架202扇形截面的半径为0.2米，扇形角度为90度， 绝缘支架202的长为1米，也即各直螺线管203绕成的扇形闭合回路的扇形 半径为0.2米，扇形角度为90度。
当转动轴201带动绝缘圆盘205和绝缘支架202转动时，直螺线管203 形成的扇形闭合回路也随之转动，扇形圆弧部分的直螺线管203的导线中所 包含的正负传导电荷相对于导线的运动速度与机械转动的线速度叠加，使圆 弧部分的导线中的正负传导电荷各自所产生的向心加速度不同，产生与向心 加速度有关的动电场；因所产生的动电场的方向随扇形闭合回路的周期性转 动而周期性变化，从而产生波动电场，向周围空间发射出电-兹波；电磁波频 率也即波长，取决于电源的频率和对称扇形闭合回路的转速等。
距直螺线管R米远处波动电场场强用下式计算
五"=~^-
式中，n代表转动轴201每秒转动的圈数，L代表每个扇形的圆弧长度, I代表闭合回路的电流强度；其中，波动电场场强方向与正电荷产生的向心加 速度的方向相同。
若该天线的转动轴201的转速选为每秒20转，带动8组旋转部件上的 16个绕在绝缘支架202上的直螺线管203转动，直螺线管203采用直径为2毫 米的高温漆包铝线，在每个绝缘支架202上采用平行并列密绕的方式绕10万 匝，电源通过电刷204为每个直螺线管的电流总强度选为50万安培~100万 安培，电源的频率选为0赫兹(直流电源)，电源的电压选为0伏~1万伏， 则该包含8组旋转部件的天线所辐射电,兹波的有效作用距离是1000千米处电 场强度可达约±25微伏/米， 一万千米处电场强度约±2.5微伏/米；若选用10个这种天线同步运转， 一万千米处电场强度可达±25孩i伏/米。由此可以 辐射波长为1.5万公里的电磁波。若需要加大有效作用距离和加大电场强度， 可以加大直螺线管203的直径。
若直螺线管203采用超导线材，可将上述每个直螺线管的电流总强度选 为500万安培~ 1000万安培，直螺线管203采用直径为0.5毫米的超导线， 在每个绝缘支架202上釆用平行并列密绕的方式绕6万匝；则本天线所辐射 电磁波的有效作用距离比上述的常规导体可增大约10倍。
当然，直螺线管203导线的半径及所用的材质、电源的频率及电流强度、 转动轴201的转速均可以根据需要进行调整，电源与直螺线管的电连接方式 也可以采用其他方式。
通过直螺线管203与直螺线管内传导电流的相对运动和变速运动来辐射 电磁波，使所辐射的电磁波的波长与天线的长度无关，只要改变相关参数即 可实现长波段电磁波的辐射。
本实施例中的绝缘支架202及缠绕在绝缘支架202上的直螺线管203可 以用具有扇形截面的条形柱状软磁体来代替，该软磁体通过电刷与电源电连 接，由电源为该软磁体提供励磁电流，从而在转动轴转动时带动该软磁体转 动，从而产生波动电场，辐射电磁波。
由于直螺线管203或软磁体中通有较高的电流，长时间工作会产生较大 热量，易产生故障或减少导线的使用寿命，所以优选的，本实施例中还可以 包括制冷部件，该制冷部件可以固定在转动轴上，也可连接在带电体或绝缘 支架上，可以选用喷雾水冷、强制风冷或液氮冷却等方式降温，以保持直螺 线管绕组或软磁体工作时不超出可承受的温度。
参照图4，为本实用新型天线的实施例三的结构示意图。
本天线包括转动轴401、平行板电容器402和电刷403。平行板电容器402 的两个电招il可以穿套在转动轴401上，也可以两个电才及板分别固定在绝鍵_ 体上，通过绝》彖体固定连"^妻在该转动轴401上。平4i^反电容器402的两个电 极板分别连接到电刷403上，并通过电刷403连接到电源，电刷可以固定在
8转动轴401上。本天线也还可以包括制冷部件，可以选用喷雾水冷、强制风 冷或液氮冷却等方式降温，以保持平行板电容器及导线不超出可承受的温度。
当然，与前述实施例相类似，本天线中的平行^1电容器402也可以有多 组。在本天线工作时，转动轴401以一定的转速带动该平行板电容器402转 动，使平行板电容器电极板之间的电荷作变向变速运动，从而产生波动电场， 辐射电f兹波。
本实用新型天线可以用于辐射电磁波，也可以用于接收电磁波，当接收 垂直极化波或圆极化波时，转动轴带动带电体同步同向转动，可抗干扰，增 强电磁波信号的可靠性和保密性。当然对于本实用新型天线辐射的电磁波也 可以用长接收天线接收，或者采用软磁棒磁性接收天线，或用软磁棒排列成 接收天线阵列来接收电磁波。
以上各实施例中永-兹体、软磁体、绝缘支架、绝缘体等的形状并非限定， 可以根据需要进行调整，如永磁体、软磁体、绝缘支架的形状采用长方体， 绝缘体的形状采用椭圓盘等，各转速、个数和尺寸值也可以根据需要进行调 整。各组成部分之间的固定连接可以采用矩形固定柱进行固定。
以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限 定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等， 均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
权利要求1、一种天线，其特征在于，包括转动轴和连接在所述转动轴上的至少一个带电体，所述转动轴带动所述带电体转动，以辐射或接收电磁波。
2、 根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线还包括至少两个 与所述转动轴固定连接的绝缘体，所述带电体固定在任意两个所述绝缘体之 间。
3、 根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述绝缘体为绝缘圆盘。
4、 根据权利要求1至3中任意一项所述的天线，其特征在于，所述带电 体为条形永》兹体。
5、 根据权利要求1至3中任意一项所述的天线，其特征在于，所述天线 还包括与所述带电体电连"l矣的电刷，所述电刷还与电源电连4^。
6、 根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述带电体为平行板电容 器或条形软磁体。
7、 根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述带电体为直螺线管， 所述直螺线管缠绕在绝缘支架上，所述绝缘支架固定在所述任意两个绝缘体 之间。
8、 根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述天线还包括与所述带 电体相连接的制冷部件，以降低所述带电体的温度。
专利摘要本实用新型提供一种用于辐射或接收电磁波的天线，该天线包括转动轴和连接在所述转动轴上的至少一个带电体，所述转动轴带动所述带电体转动，以辐射或接收电磁波。该天线通过利用转动轴带动连接在转动轴上的带电体转动，产生具有涡旋性质的波动电场，从而辐射电磁波，使辐射电磁波的波长不再依赖于天线的长度，便于长波段电磁波的辐射和长波段电磁波的应用。
文档编号H01Q7/00GK201369390SQ20092010567
公开日2009年12月23日 申请日期2009年2月9日 优先权日2009年2月9日
发明者刘新进 申请人:刘新进