袖套偶极天线的制作方法

本发明涉及一种天线，具体地，涉及一种袖套偶极天线。

背景技术

天线辐射特性的量测技术需要良好的量测环境(如无反射室，电波暗室)以及精准的量测仪器。在实务上，不论是天线辐射场型、天线增益与天线效率，待测天线有关于辐射特性的量测数据往往都需要与标准天线做比较，故待测天线的辐射特性往往都是一个比较值而非绝对值。基于量测环境的些微差异，配合上不同的标准天线，待测天线的量测数据的相对值与可信度都不一样，量测数据的可信度需要奠基于稳定的量测环境与可靠的标准天线。

对标准天线而言，标准天线的设计与量产需要精确的天线理论推估，配合高精密度的制作技术。例如为了得到一个具有理想的全向性辐射场型的标准天线，通常设备商是采用半波长偶极天线，且目前几乎都是采用袖套(sleeve)偶极天线。因为天线的电磁辐射特性是失之毫厘却差之千里的，故一般传统作为标准天线的袖套偶极天线售价很高。目前，市售的袖套偶极天线在售价和成本上都是使用厂商(用户)长年以来想要降低的，并且截至目前为止的袖套天线虽然在理论的分析上并不困难，但在制作上仍有需多可以改进之处。

技术实现要素：

本发明实施例公开一种袖套偶极天线，可以解决传统袖套偶极天线的耐用度不足、容易受到外力而形变损坏的问题，并且在改进前述缺点的同时也能够提供标准的全向性辐射场型。

本发明实施例公开一种袖套偶极天线，包括同轴传输线、第一袖套辐射部、第二袖套辐射部、第一导体袖套、第一非导体支撑组件以及第二非导体支撑组件。同轴传输线具有馈入端与末端，且设有内层导体与外层导体，同轴传输线呈不弯曲的长直状。第一袖套辐射部在同轴传输线的末端连接同轴传输线的内层导体，第一袖套辐射部由同轴传输线的末端朝向远离同轴传输线的馈入端的方向延伸，且第一袖套辐射部以内层导体作为对称轴而具有对称性。第二袖套辐射部在同轴传输线的末端连接同轴传输线的外层导体，第二袖套辐射部朝向同轴传输线的馈入端的方向延伸，第二袖套辐射部以内层导体作为对称轴而具有对称性，第一袖套辐射部与第二袖套辐射部位于同轴传输线的末端以构成半波长偶极天线，半波长偶极天线的极化方向平行于同轴传输线。第一导体袖套在同轴传输线的馈入端与末端之间的第一位置连接同轴传输线的外层导体。第一非导体支撑组件套设于第一袖套辐射部与第二袖套辐射部之外，用以固定第一袖套辐射部与第二袖套辐射部，第一非导体支撑组件是具有内径与外径的空心圆柱，第一非导体支撑组件的内径接触第一袖套辐射部与第二袖套辐射部的外缘，第一非导体支撑组件的介电常数小于1.5。第二非导体支撑组件套设于第一导体袖套之外，第二非导体支撑组件是具有内径与外径的空心圆柱，第二非导体支撑组件的介电常数大于第一非导体支撑组件的介电常数。

优选地，所述第一非导体支撑组件是由发泡聚苯乙烯制成。

优选地，所述第一袖套辐射部的结构与所述第二袖套辐射部的结构彼此相同，且第一袖套辐射部的结构与第二袖套辐射部彼此相对。

优选地，所述第一导体袖套的结构是相同于第一袖套辐射部的结构，且相同于第二袖套辐射部的结构。

优选地，所述第一导体袖套的设置方向与第二袖套辐射部的设置方向相同。

优选地，所述袖套偶极天线用于产生在垂直于同轴传输线的一平面上的全向性辐射场型，且辐射场型的极化方向平行于同轴传输线。

优选地，所述袖套偶极天线更包括第二导体袖套，在同轴传输线的馈入端与末端之间的第二位置连接同轴传输线的外层导体，第二位置位于第一位置与馈入端之间。

优选地，第一导体袖套的结构、第二导体袖套的结构、第一袖套辐射部的结构与第二袖套辐射部的结构皆相同。

优选地，所述第一非导体支撑组件的外径与第二非导体支撑组件的外径相同。

优选地，所述同轴传输线的馈入端用以连接射频接头。

综上所述，本发明实施例提供一种袖套偶极天线，利用低介电常数的第一非导体支撑组件以帮助固定半波长偶极天线的第一袖套辐射部与第二袖套辐射部，且利用第二非导体支撑组件帮助固定袖套偶极天线的其他部分(至少包括第一导体袖套)。低介电常数的第一非导体支撑组件用以尽可能、极小限度的影响半波长偶极天线的辐射特性，也能确保袖套偶极天线的半波长偶极天线组件(第一袖套辐射部与第二袖套辐射部)在结构上的刚性。而第二非导体支撑组件则用以让用户接触，以握持袖套偶极天线。因此，可以达到兼顾理想辐射特性的设计与避免使用者接触施力而让袖套偶极天线结构变形的双重功效。

附图说明

图1a是本发明实施例提供的袖套偶极天线尚未组装第一非导体支撑组件与第二非导体支撑组件时的外观示意图。

图1b是图1a的剖面图。

图1c是图1a的袖套偶极天线与其第一非导体支撑组件、第二非导体支撑组件的爆炸图。

图2a是本发明实施例提供的袖套偶极天线的整体外观示意图。

图2b是图2a的剖面图。

图3a是本发明实施例的袖套天线在x-z平面的辐射场型图。

图3b是本发明实施例的袖套天线在x-y平面的辐射场型图。

图4a是本发明实施例提供的第一袖套辐射部(或第二袖套辐射部)的示意图。

图4b是图4a的第一袖套辐射部(或第二袖套辐射部)的剖面图。

图5a是本发明另一实施例提供的袖套偶极天线与其第一非导体支撑组件、第二非导体支撑组件的爆炸图。

图5b是图5a实施例提供的袖套偶极天线的剖面图。

具体实施方式

一般作为标准天线的袖套偶极天线其售价相当高，且由于制作精密，在使用上容易造成耐用度不足。尤其容易在多次使用后造成微小的结构型变，而大幅影响其作为标准天线的原本功能。传统上，袖套偶极天线结构往往是需要愈趋近于理想的半波长偶极天线为佳，再加上在同轴传输在线设置接地的袖套以抑制同轴传输线漏电流对于辐射场型的影响。又例如，这种标准天线在设计上大都是使用金属制作，且减少介电材料(非金属、但会影响电磁场分布与电磁波方向)的使用，以尽可能简化设计上的复杂度。然而，即使克服了制作精度的问题，同轴传输线本身的内层导体(一般也称为芯线)结构相比于天线组件通常是过于细小，当连接天线的辐射组件时可承受的形变应力相对不足。但，若增加复杂的结构以强化机构强度，却会造成改变辐射场型的问题，是一个两难的问题，即使在机构上改变甚小却对于达到标准天线的目标造成相当大的困难，因为辐射场型的些微变化对于作为标准天线都是相当不利的。因此，本发明实施例提供一种改良设计，除了可加强袖套天线的耐用度，也不会明显增加袖套天线的设计复杂度，可以在相当低程度改变辐射特性的情况下，实现了提供标准的全向性辐射场型的目的与功效，确实地达到了兼顾理论设计与实务需求的一种平衡点。

请参照图1a与图2a，图1a是本发明实施例提供的袖套偶极天线尚未组装第一非导体支撑组件与第二非导体支撑组件时的外观示意图，图2a是本发明实施例提供的袖套偶极天线的整体外观示意图(已组装第一非导体支撑组件与第二非导体支撑组件)。袖套偶极天线包括同轴传输线1、第一袖套辐射部21、第二袖套辐射部22、第一导体袖套31、第一非导体支撑组件4以及第二非导体支撑组件5。同轴传输线1具有馈入端1a与末端1b，且设有内层导体11与外层导体12，同轴传输线1呈不弯曲的长直状。一并参考图1b(是图1a的剖面图)，第一袖套辐射部21在同轴传输线1的末端1b连接同轴传输线1的内层导体11，第一袖套辐射部21由同轴传输线1的末端1b朝向远离同轴传输线1的馈入端1a的方向延伸，且第一袖套辐射部21以内层导体11作为对称轴而具有对称性。第二袖套辐射部22在同轴传输线1的末端1b连接同轴传输线1的外层导体12，第二袖套辐射部22朝向同轴传输线1的馈入端1a的方向延伸，第二袖套辐射部22以内层导体11作为对称轴而具有对称性，第一袖套辐射部21与第二袖套辐射部22位于同轴传输线1的末端1b以构成半波长偶极天线，半波长偶极天线的极化方向平行于同轴传输线1。第一导体袖套3在同轴传输线1的馈入端1a与末端1b之间的第一位置1c连接同轴传输线1的外层导体12。一并参照图1c、图2a与图2b(是图2a的剖面图)，第一非导体支撑组件4套设于第一袖套辐射部21与第二袖套辐射部22之外，用以固定第一袖套辐射部21与第二袖套辐射部22，第一非导体支撑组件4是具有内径与外径的空心圆柱，第一非导体支撑组件4的内径接触第一袖套辐射部21与第二袖套辐射部22的外缘，第一非导体支撑组件4的介电常数小于1.5(真空的介电常数是1，干燥空气的介电常数接近于1)。第二非导体支撑组件5套设于第一导体袖套31之外，第二非导体支撑组件5是具有内径与外径的空心圆柱，第二非导体支撑组件5的介电常数大于第一非导体支撑组件4的介电常数。另外，同轴传输线1的馈入端1a用以连接射频接头6。

在应用方面，本发明实施例中作为标准天线的袖套天线是用于产生在垂直于同轴传输线1的一平面上的全向性辐射场型，且辐射场型的极化方向平行于同轴传输线1，参照图3a与图3b的辐射场型图，x-z平面是平行于同轴传输线1，x-y平面是垂直于同轴传输线1的平面。作为标准天线的袖套天线主要应用在电波暗室中的辐射场型量测，作为量测方面的半波长偶极参考天线。

关于构成半波长偶极天线的第一袖套辐射部21与第二袖套辐射部22的细部设计，较佳的实施例是，第一袖套辐射部21的结构与第二袖套辐射部22的结构彼此相同，且第一袖套辐射部21的结构与第二袖套辐射部22彼此相对，但本发明并不因此限定。请参照图4a与图4b，第一袖套辐射部21的结构与第二袖套辐射部22的结构例如图中所示的筒状，对第一袖套辐射部21而言，筒状底部的中心211处是与同轴传输线1的内层导体11焊接的接点。对第二袖套辐射部22而言，筒状底部的中心处要制作开孔222以让同轴传输线1的外层导体12可以贯穿，并做焊接固定。除此之外，在另一种实施方式中，第一袖套辐射部21、第二袖套辐射部22与同轴传输线1的连接也可以用一体成形方式制作，但可能需要开模或选择适当的机械加工制程，本发明并不因此限定袖套天线的组件组成手段与相关制程。

接着，关于第一导体袖套31的结构，较佳的实施例是，第一导体袖套31的结构是相同于第一袖套辐射部21的结构，且相同于第二袖套辐射部22的结构，但本发明并不因此限定。并且，较佳的，第一导体袖套31的设置方向与第二袖套辐射部22的设置方向相同。所谓的设置方向相同是第一导体袖套31与第二袖套辐射部22的装置方式相同其差异仅在于装设在同轴传输线1的外层导体12表面的位置做平移，这个平移就是末端1b与第一位置1c两者的位置差别。

在制作材质方面，同轴传输线1的内层导体11与外层导体12可使用金属铜材质，内层导体11可为铜柱，而外层导体12为铜管，介于内层导体11与外层导体12的空间则可充填聚四氟乙烯(ptfe)，同轴传输线1的阻抗设计是习知技术，一般是50奥姆，在此省略不提。在组件组装方面，第一袖套辐射部21、第二袖套辐射部22、第一导体袖套31可例如利用焊接(例如锡焊接)方式与同轴传输线1的对应部件连接固定，连接关系已在前述内容提及。

再者，第一非导体支撑组件4与第二非导体支撑组件5的较佳实施例是第一非导体支撑组件4与第二非导体支撑组件5皆以内层导体11作为对称轴而具有对称性。第一非导体支撑组件4与第二非导体支撑组件5是由非导体材料制作。第一非导体支撑组件4为了达到较小的介电常数(小于1.5)，且具有一定程度的刚性，较佳的是由发泡聚苯乙烯(expandablepolystyrene,eps，聚苯乙烯(ps)的介电常数一般约为2.6，发泡聚苯乙烯的介电常数通常小于2，例如小於或等于1.25)制成，但也可以由其他介电常数小于1.5的材料制作而成，本发明并不因此限定。第二非导体支撑组件5，由于并没有包覆半波长偶极天线的第一袖套辐射部21与第二袖套辐射部22因此可以用较高介电常数的材料制作，并且为了让使用者可以用手握持而可以选择刚性较高的材料，例如是使用玻纤材料，但本发明并不因此限定。当使用玻纤材料制作第二非导体支撑组件5时，玻纤材料的介电常数例如是4到6之间，但介电常数也不宜过大。一种关于第二非导体支撑组件5的组装范例是，第二非导体支撑组件5的内径接触第一导体袖套的外缘，使第二非导体支撑组件5可以与第一导体袖套彼此固定、支撑，但本发明并不因此限定。

再请参照图5a与图5b，在此实施例中，袖套偶极天线除了图1a的组件，更包括第二导体袖套32。第二导体袖套32在同轴传输线的馈入端1a与末端1b之间的第二位置1d连接同轴传输线1的外层导体12，第二位置1d位于第一位置1c与馈入端1a之间。并且，在本实施例中，较佳的设计是第一导体袖套31的结构、第二导体袖套32的结构、第一袖套辐射部21的结构与第二袖套辐射部22的结构皆相同，如此可简化设计规格与参数。

更进一步，在一种更详细的实施例中，第一导体袖套31与第二袖套辐射部22的间隔距离是半波长偶极天线的四分之一波长，但本发明并不因此限定。在又一实施例中，第二导体袖套32与第一导体袖套31的间隔距离是半波长偶极天线的四分之一波长，但本发明并不因此限定。在又一实施例中，类似于第二导体袖套32，可依序增加第三导体袖套，第四导体袖套，依此类推。当然，当增加导体袖套的数量，则同轴传输线1的长度也需要随之延长。

综上所述，本发明实施例所提供的袖套偶极天线，利用低介电常数的第一非导体支撑组件(例如发泡聚苯乙烯)以帮助固定半波长偶极天线的第一袖套辐射部与第二袖套辐射部，用以(尽可能)极小限度的影响半波长偶极天线的辐射特性，也能确保袖套偶极天线的半波长偶极天线组件(第一袖套辐射部与第二袖套辐射部)在结构上的刚性。且利用第二非导体支撑组件帮助固定袖套偶极天线的其他部分(至少包括第一导体袖套)，此第二非导体支撑组件用以让用户取用袖套偶极天线时作为握持部，刚性也更高，用于避免让袖套偶极天线因用户的手持受力而变形。因此，可以达到兼顾理想辐射特性的设计与避免使用者接触施力而让袖套偶极天线结构变形的双重功效，如此可大幅增加袖套天线的耐用度，降低受损维修的可能性。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

附图标记

1：同轴传输线

21：第一袖套辐射部

22：第二袖套辐射部

31：第一导体袖套

4：第一非导体支撑组件

5：第二非导体支撑组件

1b：末端

1a：馈入端

11：内层导体

12：外层导体

6：射频接头

1c：第一位置

32：第二导体袖套

1d：第二位置

x、y、z：轴

211：中心

222：开孔