一种低频加载天线的制作方法

本发明涉及无线电收发装置领域，具体涉及一种加载天线。
背景技术：
：雷达、电视、导航、广播等无线电设备都是依仗电磁波来传递信息，电磁波的接收和发送是离不开天线的。在低频(小于100mhz)段内，天线工作波长比较长，对应的，设计出来的天线的尺寸也会比较大，很难在有限的空间内安装在工作平台之上。天线是通信系统中与自由空间相耦合的部分，只有当其尺寸与自由空间传输的电磁波的波长可以相比拟时，它才能以较高的效率对外辐射和接受能量。自由空间中，如果天线的工作频率低，那么对应的工作波长就会长，天线的尺寸必然增加。根据天线理论，如果天线的尺寸减小，其品质因数将急剧增大，带宽将变得很窄，辐射电阻将变得很小。产生的较大的感应电流则会导致损耗很大，使得天线的辐射效率变得很低，增益自然也将变得很低，总之，天线尺寸减小带来的必然结果就是天线在某方面的性能恶化。目前，在一些小型化的终端中大多安装单极子天线，单极子天线达到了小型化的要求，但是在低频(小于100mhz)段内，单极子天线的带宽非常有限，不能满足技术进步的需求。因此设计一款在低频(小于100mhz)段内，宽带化的小型天线就显得十分迫切。技术实现要素：本发明针对，在低频(小于100mhz)段内，常规的单极子天线的带宽的技术问题，提供了一种低频加载天线。本发明提供的基础方案为：一种低频加载天线，包括：单极子天线，单极子天线上连接有馈线；集总加载部，集总加载部与单极子天线串联；阻抗变换部，用于实现单极子天线的馈电端的阻抗等于馈线的特性阻抗；其中，集总加载部包括电感和电阻，电感和电阻与单极子天线串联。本发明的工作原理及优点在于：集总加载部与单极子天线串联，构成了一个等效的rlc串联谐振电路。现有的集总加载是在天线上一个或几个位置加入电感、电容，通过这样的方式来改变天线上电流分布，但是这样的方式应用到单极子天线上时，单极子天线在低频(小于100mhz)段内的表现却并不如人意。在本发明中，电感的接入影响天线的谐振频率及带宽，电阻的接入影响天线的带宽及增益。这样通过调节电感和电阻参数，可让单极子天线在低频(小于100mhz)段内，实现宽带化。阻抗变换部，能够保证集总加载部、单极子天线以及馈线之间的阻抗匹配，保证单极子天线能够正常运行。本发明提供的低频加载天线，与现有的单极子天线相比，在尺寸基本未发生明显变化，但是在效果上，本发明与现有的单极子天线相比，达到了单极子天线在低频(小于100mhz)段内宽带化的效果。进一步，电感为1.73uh，电阻为2.12kω。这种参数的集总加载部，能够更好的拓展本发明在低频(小于100mhz)段内的带宽。进一步，还包括套筒，套筒外套于单极子天线的顶端，单极子天线的顶端与套筒的内部相连接。在集总加载的基础上再加载套筒，能够进一步优化天线工作在低频频段时的各项性能参数。套筒可看作一段终端短路线，它等效为一个感性负载加载在单极子天线的顶部。又由于单极子天线是阻抗呈容性的天线，套筒的加载恰好可以抵消一定的容性电抗，从而降低单极子天线的谐振频率，改善单极子天线的阻抗特性。此外，套筒的加载在本质上也增加了天线的有效长度和横向的宽度，使单极子天线的辐射电阻得到了一定程度的增加，因此，相比于未加载的单极子天线，工作在相同条件下的套筒天线的带宽和增益也就得到了一定程度的改善。进一步，所述电感为可调电感器，所述电阻为滑动变阻器。当单极子天线因受到撞击或者其他原因，导致单极子天线的外形发生改变后，调节电感和电阻的参数，能够让本发明依然能够在低频(小于100mhz)段内工作。进一步，电感为102.70nh，电阻为420ω。这种参数的集总加载部，能够更好的拓展本发明在低频(小于100mhz)段内的带宽。进一步，所述单极子天线的长度为360mm，半径为7.5mm，辐射边界距天线的距离为375mm。这样的单极子天线是针对工作波长为1500mm的情况，这样的天线能够在这种情况下较好的工作。附图说明图1是本发明实施例1的e面方向的仿真结果图；图2是本发明实施例1的h面方向的仿真结果图；图3是本发明实施例2的e面方向的仿真结果图；图4是本发明实施例2的h面方向的仿真结果图；图5是对比例1的e面方向的仿真结果图；图6是对比例1的h面方向的仿真结果图。具体实施方式下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：说明书附图中的附图标记包括：。实施例1一种低频加载天线，包括：单极子天线，单极子天线上连接有馈线，单极子天线的长度为360mm，半径为7.5mm，辐射边界距天线的距离为375mm；集总加载部，集总加载部与单极子天线串联；阻抗变换器，用于实现单极子天线的馈电端的阻抗等于馈线的特性阻抗，在本实施例中，选用的是，型号为at&t的(针式)阻抗变换器；其中，集总加载部包括电感和电阻，电感和电阻与单极子天线串联，电感和电阻的参数为电感为1.73uh，电阻为2.12kω。单极子天线的电抗呈容性，那么若在天线的输入端串联电感l和电阻r，即可构成一个rlc谐振电路，由rlc谐振电路原理知：则：而此时天线的总输入阻抗为：zin＝rin+xin＝(r+rr+rloss)+j(xl+xc)在天线输入端加载电感l和电阻r之后，输入电抗的频率特性，调整电感l的数值来改变天线的谐振频率；又因为天线的带宽bw和天线的输入电阻成正比关系，所以根据以上两点，可先将谐振频率调整到50mhz，并逐渐增加电阻的阻值来拓展带宽，使下限频率向频率降低的方向移动达到最小值，从而获得100mhz以下的最大带宽。通过调整，最终得到最优结果，即加载电感l＝1.73uh，电阻r＝2.12k。实施例2与实施例1相比，不同之处在于，电感和电阻的参数为电感为102.70nh，电阻为420ω，并且还包括套筒，套筒外套于单极子天线的顶端，单极子天线的顶端与套筒的内部相连接。根据传输线理论，一段总长度不大于四分之一波长的终端短路线可以等效为一个感性负载来使用，其等效的电抗值可由下式计算：jxin＝jz0tanβl而套筒则可看作一段终端短路线，它等效为一个感性负载加载在天线的顶部。又由于单极子天线是阻抗呈容性的天线，套筒的加载恰好可以抵消一定的容性电抗，从而降低天线的谐振频率，改善天线的阻抗特性。此外，套筒的加载在本质上也增加了天线的有效长度和横向的宽度，使天线的辐射电阻得到了一定程度的增加，因此，相比于未加载的单极子天线，工作在相同条件下的套筒天线的带宽和增益也就得到了一定程度的改善。最终通过调整得到的最优结果.即加载电感l＝102.70nh，电阻值r＝420ω。实施例3与实施例1相比，不同之处在于，所述电感为可调电感器，所述电阻为滑动变阻器。这样在单极子天线发生一定范围内的形变时(如被撞击、折断)，通过调节电感和电阻的参数依然能够让本发明能够正常工作。对比例1与实施例1中尺寸相同的单极子天线(即现有的参数相同的单极子天线)。在工作波长λ＝1500mm时，单极子的长度l＝0.24λ＝360mm，半径r＝λ/200＝7.5mm，辐射边界距天线的距离为λ/4＝375mm。用hfss仿真软件，对实施例1、实施例2以及对比例1的天线进行仿真，得到如图1-6的仿真结果图，提取重要参数得到如表1所示的结果：谐振频率带宽相对带宽增益对比例1201.25mhz33.25mhz17％-0.51db实施例145.10mhz84.20mhz186.70％35.21db实施例224.50mhz92.72mhz378.44％36.68db通过实施例1、2与对比例1对比，可得出，本发明提供的天线，在低频(小于100mhz)段内，谐振频率、带宽、相对带宽以及增益，均明显优于现有的单极子天线。以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。当前第1页12