本发明涉及海上应急救生浮标无线电通信技术领域，具体涉及一种用于实现多频点救生通信设备的多频段天线及用于实现该天线的组合复用方法，其仅适用于搭载多频点通信设备的浮标通信系统。
背景技术：
原有浮标类通信设备搭载的天线主要有如下几种：一、频段单一，即搭载的设备只工作于一个频段，天线频段单一，如VHF、UHF、9GHz等频段的救生通信设备和SART；二、频段多样，但使用频点和技术方案不同，如“三合一”浮标天线等。随着通信技术的发展，越来越多的通信手段可以适用于救生范畴，这就进一步扩大了救生通信的工作范围。
多频段天线的组合复用，是指将多个频段、多个频点、不同结构和用途的多种天线通过组合复用的方法集成在一起，形成一付多频段复合天线，该天线安装于浮标的顶部，工作时由浮标携带自由飘浮于海面上。
目前对于L频段天线、S频段天线和VHF频段天线可以单独进行使用，来实现视距、中、远距离的信号传输，VHF频段天线主要实现视距信号传输，L频段天线和S频段天线主要实现中、远距离的信号传输，使用时需要单独的天线和馈电单元，十分繁琐。又由于多个天线辐射单元和多种辐射极化的需求，为了避免相互之间干扰，将上述三者功能的天线集成在一付多功能天线中时，需要将天线作为一个综合考虑的整体以避免各个天线以及各个频段馈电网络的影响，必须充分考虑各天线之间的组成和相互影响关系，以及各个频段馈电网络的组成和影响，经文献检索尚无相关报道。
因此亟需一种用于实现上述三个频段的多频段天线及用于实现该天线的组合复用方法，来满足此类通信需求，并能结合多频点救生通信设备用来提供视距、中、远距离的报警、报文以及话音通信。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种多频段天线，用来提供视距、中、远距离的报警、报文以及话音通信。
为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种多频段天线，其特征在于，包括：
多个天线辐射单元，用于向空间辐射和接收无线电电磁能量，所述天线辐射单元包括从上到下依次设置的相互独立的VHF频段天线、S频段天线、L频段天线；
L频段馈电单元，与所述L频段天线电连接，用于向所述L频段天线进行馈电；
S频段馈电单元，与所述S频段天线电连接，用于向所述S频段天线进行馈电；
S频段双工器单元，与所述S频段馈电单元电连接，用于实现所述S频段天线的收发高隔离度；
所述VHF天线单元与所述S频段馈电单元电连接；
VHF天线多频匹配单元，用于所述VHF频段天线的多频点匹配。
进一步地，所述L频段天线为右旋圆极化单频天线或者左旋圆极化单频天线，位于所述多频段天线的底部；所述S频段天线为左旋圆极化双频天线或者右旋圆极化双频天线，位于所述多频段天线的中部；所述VHF天线为垂直极化三频天线，位于所述多频段天线的顶部，所述L频段天线与所述S频段天线的圆极化的旋向相反。
进一步地，所述L频段天线采用多层微带天线的结构形式，所述S频段天线采用十字交叉阵子天线，所述VHF频段天线采用螺旋天线的结构形式。
进一步地，所述S频段天线与所述S频段馈电单元之间还设有巴伦结构，所述巴伦结构穿设于所述L频段天线中，所述巴伦结构与所述S频段馈电单元电连接，所述S频段天线与所述巴伦结构电连接。
进一步地，所述L频段馈电单元用于提供所述L频段天线圆极化所需要的双端口正交等幅馈电，所述S频段馈电单元用于提供所述S频段天线圆极化所需要的双端口正交等幅馈电。
进一步地，所述十字交叉阵子天线为十字交叉的片状的辐射臂或者为十字交叉的圆棒。
进一步地，所述辐射臂的截面为直角梯形、三角形或者矩形。
本发明还提供了一种用于实现的多频段天线的组合复用方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)多个天线辐射单元的组成关系，所述L频段天线为右旋圆极化天线或左旋圆极化天线位于整体天线的底部，采用多层微带天线的结构形式；S频段天线为左旋圆极化或右旋圆极化天线双频天线位于整体天线的中部，采用十字交叉阵子天线的结构形式，L频段天线和S频段天线的圆极化采用相反的旋向；VHF天线为垂直极化三频天线位于整体天线的顶部，采用螺旋天线的结构形式。
2)L频段馈电单元，提供L频段天线圆极化所需要的双端口正交等幅馈电。
3)S频段馈电单元，提供S频段天线圆极化所需要的双端口正交等幅馈电。
4)S频段双工器单元，位于S频段馈电单元的前端，结合天线组件，实现该频段的全双工工作时所需的高隔离度。
5)VHF天线复用S频段的馈电巴伦结构，与VHF天线的螺旋天线结构共同组成，并结合所述的VHF天线多频匹配单元，提供三个频点的收发工作。
进一步地，所述步骤1)中的L频段天线和S频段天线分别使用90度电桥通过直通和耦合端口的相位超前和滞后关系实现左旋和右旋圆极化。
进一步地，所述步骤1)中十字交叉阵子天线使用穿过L频段天线中心的巴伦结构进行支撑和直接馈电，十字交叉振子天线的辐射结构采用片状的辐射臂。
采用上述技术方案的有益效果是：通过在垂直空间上按照各天线的辐射特点进行组合排列，使得各频段天线的电磁辐射均在所需要的空间方向，能够进行各个频点信号的有效发射和接收，并且各频段的馈电电路能够完成对各频段的有效馈电，提供视距、中、远距离的报警、报文以及话音通信。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是各频段天线辐射空间的示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3为S频段天线整体组成的示意图。
图4为VHF频段匹配网络电路示意图。
图5为L频段馈电的电路示意图。
图6为S频段馈电的电路示意图。
图7为L频段天线和S天线的示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件的名称：
101-L频段天线辐射空间；201-S频段天线辐射空间；301-VHF频段天线辐射空间；1-L频段天线；2-S频段天线；3-VHF频段天线；4-L频段馈电单元；5-S频段双工器；6-S频段馈电单元；7-巴伦结构；8-正交等幅馈电；9-十字交叉阵子；10-馈电点；11-辐射片；12-寄生片；13-辐射臂。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：
为了达到本发明的目的，如图所示，在本发明一种多频段天线的一些实施方式为，包括：多个天线辐射单元，用于向空间辐射和接收无线电电磁能量，天线辐射单元包括从上到下依次设置的相互独立的VHF频段天线3、S频段天线2、L频段天线1；L频段馈电单元4，与L频段天线1电连接，用于向L频段天线1进行馈电；S频段馈电单元6，与S频段天线2电连接，用于向S频段天线2进行馈电；S频段双工器单元5，与S频段馈电单元6电连接，用于实现S频段天线2的收发高隔离度；VHF天线单元3与S频段馈电单元6电连接；VHF天线多频匹配单元，用于VHF频段天线的多频点匹配，为了满足VHF频段天线多频点和辐射需求，对其采用了复用技术。
采用上述技术方案的有益效果是：通过在垂直空间上按照各天线的辐射特点进行组合排列，使得各频段天线的电磁辐射均在所需要的空间方向，能够进行各个频点信号的有效发射和接收，并且各频段的馈电电路能够完成对各频段的有效馈电，提供视距、中、远距离的报警、报文以及话音通信。
在一些实施方式中，为了达到解决L频段天线1和S频段天线2辐射需要，同时兼顾两个频段之间的干扰的目的，因此对这两个频段的天线进行了综合构建考虑，所述S频段天线2与所述S频段馈电单元3之间还设有巴伦结构7，巴伦结构7穿设于所述L频段天线1中，巴伦结构7与S频段馈电单元6电连接，S频段天线2与巴伦结构7电连接，L频段天线1为右旋圆极化单频天线或者左旋圆极化单频天线，位于所述多频段天线的底部；S频段天线2为左旋圆极化双频天线或者右旋圆极化双频天线，位于所述多频段天线的中部；VHF频段天线3为垂直极化三频天线，位于多频段天线的顶部，L频段天线1与S频段天线2的圆极化的旋向相反，L频段天线1采用多层微带天线的结构形式，并采用双馈电和寄生方式实现其圆极化和带宽的要求，包括辐射片11、寄生片12和馈电点10，其使用的微带敷铜板介电常数为6.15，S频段天线2辐射主体采用十字交叉阵子天线，辐射主体使用穿过L频段天线1中心的巴伦结构7进行支撑和直接馈电，巴伦结构7采用对角馈电，同时为了解决S频段天线2的辐射带宽问题，十字交叉阵子的辐射结构采用十字交叉的片状的辐射臂13或者为十字交叉的圆棒，优选为辐射臂，辐射臂的截面为直角梯形、三角形或者矩形，辐射带宽更大，所述VHF频段天线3采用螺旋天线的结构形式。
在一些实施方式中，为了达到解决L频段和S频段圆极化辐射特性的目的，L频段馈电单元4用于提供L频段天线1圆极化所需要的双端口正交等幅馈电，S频段馈电单元6用于提供S频段天线2圆极化所需要的双端口正交等幅馈电，对L频段天线1和S频段天线2分别使用90度电桥通过直通和耦合端口的相位超前和滞后关系实现天线的左旋和右旋圆极化特性。
在一些实施方式中，为了达到VHF频段天线复用的目的，VHF频段天线3位于顶部，是一个中馈形式的天线，其上部辐射体采用螺旋结构，下部共用S频段天线2中的巴伦结构7。通过这种复用技术，不仅节省天线空间，同时也解决了VHF天线的馈线穿行问题。为了解决VHF频段多频点的问题使用了多频阻抗匹配网络，对VHF天线的进行馈电，以满足多频点的需求。
本发明还提供了一种用于实现的多频段天线的组合复用方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)多个天线辐射单元的组成关系，所述L频段天线为右旋圆极化天线或左旋圆极化天线位于整体天线的底部，采用多层微带天线的结构形式；S频段天线为左旋圆极化或右旋圆极化天线双频天线位于整体天线的中部，采用十字交叉阵子天线的结构形式，L频段天线和S频段天线的圆极化采用相反的旋向；VHF天线为垂直极化三频天线位于整体天线的顶部，采用螺旋天线的结构形式，十字交叉阵子天线使用穿过L频段天线中心的巴伦结构进行支撑和直接馈电，十字交叉振子天线的辐射结构采用片状的辐射臂。
2)L频段馈电单元，提供L频段天线圆极化所需要的双端口正交等幅馈电。
3)S频段馈电单元，提供S频段天线圆极化所需要的双端口正交等幅馈电，L频段天线和S频段天线分别使用90度电桥通过直通和耦合端口的相位超前和滞后关系实现左旋和右旋圆极化。
4)S频段双工器单元，位于S频段馈电单元的前端，结合天线组件，实现该频段的全双工工作时所需的高隔离度。
5)VHF天线复用S频段的馈电巴伦结构，与VHF天线的螺旋天线结构共同组成，并结合所述的VHF天线多频匹配单元，提供三个频点的收发工作。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。