高性能天线及背负机装置的制作方法

本实用新型涉及天线技术领域，特别涉及一种高性能天线及背负机装置。

背景技术：

偶极子天线，也可称为对称振子天线，是一种常见的全向性天线，由对称设置的两辐射臂构成。由于在天线中流动的电流以交流电的方式传递，电流的波形为正弦波，通过辐射臂可将电流以电磁波的方式向外发射。因此一般的对称振子天线，其辐射臂的长度等于四分之一波长，因为当振子长度大于四分之一波长时，振子上会产生反向电流，而与正向电流相抵消，导致天线的增益降低。在理想状态下，半波振子(即振子的长度为四分之一波长)的方向性系数为1.64dB，其对应的天线增益为2.15dBi，根据对称振子的技术原理，随着振子长度的增加，天线的增益会增强，但是由于反相电流的抵消，天线的增益反而会下降，因此，需要提供一种能够消除反相电流的天线，以提高天线增益。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提出一种高性能天线，旨在解决现有对称振子天线在辐射臂大于二分之一波长时，天线增益降低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的高性能天线，包括：对称振子，所述对称振子包括第一辐射臂及第二辐射臂，所述第一辐射臂的臂长为L1，所述L1的取值范围为:λg/2＜L1＜7λg/10；以及，电感倒相器，设于第一辐射臂与所述第二辐射臂的对称点处，用以反射所述第一辐射臂或所述第二辐射臂上的反相电流，以使所述对称振子内的电流同向。

可选地，所述L1＝5λg/8。

可选地，所述电感倒相器包括电感器及第一连接器，所述第一连接器设置有两组，所述电感器的两侧分别固定连接有所述第一连接器，一所述第一连接器远离所述电感器的一侧与所述第一辐射臂固定连接，另一所述第一连接器远离所述电感器的一侧与所述第二辐射臂固定连接。

可选地，所述第一连接器包括第一接头及固定座，所述第一接头与所述电感器电性连接，所述固定座的一侧与所述第一接头固定连接，另一侧开设有一插槽，以供所述第一辐射臂或所述第二辐射臂插设。

可选地，所述电感倒相器还包括防护套管，所述电感器封装于所述防护套管内，两所述第一连接器分别固设于所述防护套管的两端。

可选地，所述电感器的骨架由塑料制成。

可选地，所述第二辐射臂包括电导线、馈电管及扼流管，所述电导线的两侧分别与所述电感倒相器及所述馈电管电性连接，所述馈电管与馈电源电性连接，所述扼流管套设于所述馈电管外侧，以抑制所述馈电管的表面电流。

可选地，所述扼流管的长度等于所述电导线的长度，所述扼流管的长度为L2，所述L2＝λg/4。

可选地，所述馈电管与射频连接器之间还设置有防碰弹性件，所述防碰弹性件具有一通道，所述馈电管的同轴电缆穿过所述通道后与所述射频连接器电性连接。

本实用新型还提出一种背负机装置，包括高性能天线，该高性能天线包括：对称振子，所述对称振子包括第一辐射臂及第二辐射臂，所述第一辐射臂的臂长为L1，所述L1的取值范围为:λg/2＜L1＜7λg/10；以及，电感倒相器，设于第一辐射臂与所述第二辐射臂的对称点处，用以反射所述第一辐射臂或所述第二辐射臂上的反相电流，以使所述对称振子内的电流同向。

本实用新型技术方案通过将对称振子的第一辐射臂与第二辐射臂的臂长设置为大于二分之一波长，并在第一辐射臂与第二辐射臂的对称点设置电感倒相器的方式，利用电感原理，反射对称振子的第一辐射臂或第二辐射臂上产生的反相电流，以使第一辐射臂或第二辐射臂上的电流同向，由于第一辐射臂与第二辐射臂的其中一臂与馈电源电连接，因此在使其中一辐射臂上的电流同向后，可使另一辐射臂上的电流也同向，从而使对称振子两辐射臂的电流同向，此时天线的辐射效率最大，极大地提高了天线增益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型高性能天线一实施例的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中B处的局部放大图；

图4为图1所示实施例的部分结构示意图；

图5为图1中C处的局部放大图；

图6为图1中D处的局部放大图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种高性能天线及背负机装置，其中该高性能天线应用于背负机装置(图中未示出)中。

在本实用新型实施例中，如图1所示，该高性能天线包括对称振子100及电感倒相器3；其中对称振子100包括第一辐射臂1及第二辐射臂2，第一辐射臂1与第二辐射臂2的臂长均为L1，且L1的取值范围为λg/2＜L1＜7λg/10，式中λg为天线的中心频率波长；电感倒相器3设于第一辐射臂1与第二辐射臂2的对称点处，用以反射第一辐射臂1或第二辐射臂2上的反相电流，以使对称振子100内的电流同相。

本实用新型技术方案通过将对称振子的第一辐射臂与第二辐射臂的臂长设置为大于二分之一波长，并在第一辐射臂与第二辐射臂的对称点设置电感倒相器的方式，利用电感原理，反射对称振子的第一辐射臂或第二辐射臂上产生的反相电流，以使第一辐射臂或第二辐射臂上的电流同向，由于第一辐射臂与第二辐射臂的其中一臂与馈电源电连接，因此在使其中一辐射臂上的电流同向后，可使另一辐射臂上的电流也同向，从而使对称振子两辐射臂的电流同向，此时天线的辐射效率最大，极大地提高了天线增益。

具体地，结合图1与图2所示，在本实施例中，第一辐射臂1远离第二辐射臂2的一端为天线的顶端，连接有天线顶11，第二辐射臂2与馈电源电连接。

进一步地，在本实施例中，L1＝5λg/8。

在理想状态下，通过对称振子100的技术计算原理可知，当全向辐射性天线的振子的辐射臂等于λg/4时，天线的方向性系数为1.64，其天线增益为2.15dBi；当全向辐射性天线的振子的辐射臂等于5λg/8时，天线的方向性系数为3.2，其天线增益为5.05dBi；当全向辐射性天线的振子的辐射臂等于7λg/10时，天线的方向性系数为1.64，天线增益为2.15dBi，即与辐射臂为λg/4时的天线增益相同；当振子的辐射臂大于7λg/10后，天线方向性系数会急剧下降，甚至造成天线方向图主瓣分裂，导致天线不可用的情况发生。

从上述内容可知，对称振子100的辐射臂的长度取值范围在λg/2至7λg/10之间，在该范围内，天线增益先增大后减小。将第一辐射臂1的长度设置为5λg/8的优点在于，不仅能够使天线获得最大增益，即相较于常见的半波振子天线，本实施例所提供天线可提高一倍的天线增益；而且能缩短天线辐射臂的长度，以降低天线的制作成本，有利于缩小天线的体积，以便于天线的安装与运输。需要说明的是，在其他实施例中，辐射臂的长度可取λg/2至7λg/10之间的任一值。

进一步地，如图3所示，电感倒相器3包括电感器31及第一连接器32，第一连接器32设置有两组，电感器31的两侧分别固定连接有该第一连接器32，其中一第一连接器32的远离电感器31的一侧与第一辐射臂1固定连接，另一第一连接器32远离电感器31的一侧与第二辐射臂2固定连接。

电感倒相器3反射反相电流的原理是通过电感器31实现，电感器31作为常见的电器元件，其工艺成熟，易于获取，能够有效降低电感倒相器3的制作成本。且通过第一连接器32连接电感器31与对称振子100的两辐射臂，能够提高电感器31与第一辐射臂1，及电感器31与第二辐射臂2之间连接的稳固性，进而提高天线工作的稳定性。

进一步地，第一连接器32包括第一接头321及固定座322，其中第一接头321与电感器31电性连接，固定座322的一侧与第一接头321固定连接，另一侧开设有一插槽323，以供第一辐射臂1或第二辐射臂2插设。

第一接头321与电感器31电性连接，可与电感器31配合形成闭合回路，以使电感器31起到反射反相电流的作用；而固定座322上开设的插槽323可供第一辐射臂1或第二辐射臂2插设，可简化电感倒相器3与第一辐射臂1及第二辐射臂2的组装过程，便于天线的拆装。

具体地，在本实施例中，为增强第一辐射臂1与固定座322，以及第二辐射臂2与固定座322之间的连接稳定性，固定座322与第一辐射臂1及第二辐射臂2之间均附着有粘接剂。在其他实施例中，第一辐射臂1或第二辐射臂2与固定座322之间也可通过紧固件增强连接的稳定性，紧固件可以是螺钉、橡胶等。

需要说明的是，在其他实施例中，第一辐射臂1与固定座322，以及第二辐射臂2与固定座322之间也可通过螺合的方式实现固定，以保证天线结构的稳定性。

进一步地，电感倒相器3还包括防护套33管，电感器31封装于该防护套33管内，且两第一连接器32分别设置于防护套33管的两端。

防护套33管可对电感器31形成防护，以减少或避免电感器31受到的损害，延长天线的使用寿命，且防护套33管具有防水能力，能够防止水分进入到电感器31，而导致电感器31损坏，提高了天线的安全性。

进一步地，为增强电感倒相器3的防水性能，防护套33管与固定座322之间通过密封胶封装。在其他实施例中，防护套33管与固定座322之间也可通过防水胶带、橡胶圈等进行密封。

进一步地，第一接头321靠近电感器31的一侧具有一螺纹孔，第一接头321远离电感器31的一侧螺合于该螺纹孔内。

通过螺纹的方式连接第一接头321与固定座322，可提高固定座322与第一接头321连接的稳定性，且螺纹连接具有一定的防水性能，可避免雨水等液体进入防护套33管内，保护了电感器31的安全，提高了电感倒相器3的安全性。

进一步地，电感器31包括骨架311及漆包线312，其中漆包线312缠绕于该骨架311上，该骨架311由塑料制成。

通过在骨架311上缠绕器漆包线312，是较为简单也较为普遍的电感器31的制备方法，可降低电感器31的制作成本。由于塑料易于成型，且价格低廉，使用塑料制备骨架311，可进一步降低电感器31的成本。具体地，在本实施例中，骨架311由聚四氟乙烯制成，在其他实施例中，骨架311也可由PP，PE等塑料制成。

在本申请的其他实施例中，骨架311也可由陶瓷、胶木等材质制成。

具体地，由于在本实施例中，第一辐射臂1的臂长L1＝5λg/8，因此电感倒相器3的长度为λg/4，这样可使反相电流分布尺寸缩小，相当于减小了反相电流，提高了天线增益。

进一步地，如图4所示，第二辐射臂2包括电导线21、馈电管22及扼流管23，其中电导线21两侧分别与电感倒相器3及馈电管22电性连接，馈电管22与馈电源电性连接，以向电导线21传输电流；扼流管23套设于馈电管22外侧，以抑制馈电管22的表面电流。

电导线21可用于传导电流，馈电管22可将馈电源的电流传导向电导线21，在馈电管22的外侧套设扼流管23的目的在于，抑制馈电管22的表面电流，使第二辐射臂2上的电流平衡，以进行天线的阻抗匹配，提高天线的辐射效率，进而提高天线增益。

具体地，在本实施例中，扼流管23为黄铜管，其长度为λg/4，可根据天线频率内中心频率的波长，选取相应的长度。在其他实施例中，馈电管22也可为铝管、钢管等。

结合图4与图5所示，馈电管22外侧还套设有天线套4，且天线套4的长度长于馈电管22，以保护馈电管22。具体地，该天线套4靠近电导线21的一侧具有一焊接顶41。在本实施例中，该天线套4由硅胶制成，在其他实施例中，天线套4也可由橡胶、塑料等制成。天线套4的外表面可喷漆处理，以使天线更为美观。

进一步地，馈电管22包括导电管221及同轴电缆222，其中导电管221靠近电感倒相器3的一端与扼流管23之间，通过一焊接件24焊接在一起，导电管221远离电感倒相器3的一端与扼流管23之间通过一绝缘套25隔开，同轴电缆222穿设于导电管221内。

具体地，在本实施例中，该焊接件24为铜套，同轴电缆222的屏蔽网(图中未示出)焊接到该铜套上，同轴电缆222的芯线焊接于焊接顶41上，且铜套与焊接顶41之间存有间隙。进一步地，铜套与焊接顶41之间插设有一绝缘片42，以防止天线短路。

进一步地，如图5所示，馈电管22与电导线21之间通过第二连接器5相连接。该第二连接器5包括第二接头51、密封圈52、绝缘片42及固定螺钉53；其中第二接头51设置于电导线21与天线套4之间，焊接顶41插设于第二接头51内，以实现第二接头51与天线套4的固定连接；密封圈52设置于第二接头51与焊接顶41之间，以提高第二接头51与焊接顶41连接的稳定性及密封性。为进一步提高第二接头51与焊接顶41连接的稳定性及密封性，在本实施例中，第二接头51与焊接顶41之间还通过密封胶封装。

电导线21插设于第二接头51中，且与焊接顶41相对设置，在第二接头51上形成有轴向垂直于电导线21延伸方向的螺纹孔，固定螺钉53螺合于该螺纹孔中，并抵紧电导线21，以锁定该电导线21。

具体地，在本实施例中，焊接顶41及第二接头51均由黄铜制成，且第二接头51的表面镀铬。在其他实施例中，焊接顶41与第二接头51也由其他导电材料制成，如铝、铁等。

进一步地，在本实施例中，扼流管23的长度等于电导线21的长度，扼流管23的长度为L2，L2＝λg/4。

具体地，在本实施例中，电导线21及第一辐射臂1均为钢线，且该钢线为经过油淬火镀铬表面处理的弹簧钢线，强韧性好，热稳定性高。

进一步地，如图6所示，馈电管22与射频连接器之间还设置有防碰弹性件6，该防碰弹性件6具有一通道61，馈电管22的同轴电缆222穿过该通槽后，与射频连接器(在图1中示出)电性连接。

由于防碰弹性件6具有弹性，而同轴电缆222也易于发生形变，当有外力折弯对称振子100时，对称振子100可于防碰弹性件6处发生弯折，降低了天线因为外力而折断的可能性，延长了天线的使用寿命。具体地，在本实施例中，该防碰弹性件6为螺旋弹簧，与射频连接器之间通过螺纹连接的方式实现固定。该螺旋弹簧采用Φ3.5mm琴钢线制作而成，保证有高弹性以防止天线折断，且外表面经过电泳技术处理。在其他实施例中，防碰弹性件6也可由橡胶、硅胶等弹性材料制成。

进一步地，该天线还包括一连接座7、馈电柱71及防扭弹簧72。其中连接座7设置于天线套4与防碰弹性件6之间；馈电柱71设置于连接座7上，一侧插设于天线套4内，并与天线套4螺纹装配，另一侧穿过连接座7后伸入防碰弹性件6的通道61内。防扭弹簧72插设于防碰弹性件6的通道61内，且与防碰弹性件6之间存有间隙。同轴电缆222远离电导线21的一端穿过馈电柱71后，焊接于防扭弹簧72一端，防扭弹簧72的另一端与射频连接器焊接，由于防扭弹簧72具有形变及导电的能力，将同轴电缆222焊接于防扭弹簧72上，可增强同轴电缆222的形变能力，以在对称振子100弯折时，降低同轴电缆222断裂的概率，延长天线的使用寿命。

具体地，在本实施例中，连接座7与馈电柱71之间，及连接座7与防碰弹性件6之间均为螺纹装配，并用密封胶密封。

进一步地，连接座7具有一螺纹孔，该螺纹孔的轴向垂直于馈电柱71延伸方向，一螺钉螺合于该螺纹孔内，并抵紧馈电柱71，以防止馈电柱71转动。

进一步地，防碰弹性件6的两端做磨平处理，以便于连接座7和射频连接器外表面连接后，保证天线垂直。

具体地，在本实施例中，连接座7由黄铜制成，且表面镀铬处理。

具体地，在本实施例中，射频连接器为50欧姆接头。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。