一种短波倒V形对数周期宽带天线的制作方法

一种短波倒v形对数周期宽带天线
技术领域
1.本实用新型属于短波天线技术领域，尤其涉及一种短波倒v形对数周期宽带天线。


背景技术：

2.目前，世界先进国家均比较重视定向中低仰角短波天线开发应用，这类天线可在全球短波通信中发挥重要作用。目前，国外一些公司开发的垂直对数周期天线、飞鱼对数周期天线、旋转对数周期天线，能够达到较好的效果，而国内缺少在这类天线方面的技术布局及突破，多数技术目前尚处于理论研究阶段，无法满足远洋运输、极地考察的需求，已经应用的旋转对数型及大功率扇锥形，不仅存在占地尺寸过大、成本相对较高、架设不便等问题，而且对于短波发射机的适配有限，波束宽度及有效覆盖距离并不理想，应用的灵活性具有局限。
3.由电磁场理论可知，辐射仰角和天线架设高度密切相关，然而天线的架设高度又将决定拉线距塔体的水平距离和天线整体的占地尺寸，因此在进行方案总体设计时，需将辐射仰角、架设高度和占地尺寸进行综合考虑。


技术实现要素：

4.为解决现有技术不足，本实用新型提供一种短波倒v形对数周期宽带天线，通过优化天线辐射体外形、改变其架设方式等手段，实现占地面积小、增益高、方向性强，水平波束宽等效果，实际应用时还具有灵活可调性。
5.为了实现本实用新型的目的，拟采用以下方案：
6.一种短波倒v形对数周期宽带天线，包括：支撑塔、辐射体及馈电网络；
7.支撑塔包括塔一及高度低于塔一的塔二，支撑塔的顶端均设有避雷针；
8.辐射体设于塔一与塔二之间，辐射体包括集合线、天线幕、边线及尾线；
9.集合线一端连接塔一，另一端连接塔二，集合线由上下两根线组成；
10.天线幕为对数周期宽带天线，由若干平行间隔排列的阵子线组成，每根阵子线的长度沿塔一到塔二的方向依次增大，集合线垂直平分天线幕，各阵子线在集合线一侧的端点位于一条直线上，天线幕以集合线为轴，左右两边的阵子线分别向下旋转一定的角度，形成倒v形状；
11.天线幕尾端均连接有等长度的尾线，尾线的另一端连接边线；
12.边线一端连接塔一，另一端与天线幕最长振子线的尾线一同连接于地面；
13.馈电网络设于塔一，包括箱体及堆叠于箱体内的磁芯，天线幕的最短振子线与馈线网络相连。
14.进一步的，地面设有基座一和基座二，支撑塔为杆体，塔一高度为10米
‑
30米，连接于基座一,塔二高度为5米
‑
15米，连接于基座二。
15.进一步的，支撑塔采用拉线的方式固定，塔一的拉线基点围绕基座一呈夹角120
°
布置，三个拉线基点均匀分布，包括基点一、基点二及基点三,基点一与基点二的夹角等分
处设有基点四,基点四、基座一、基点三、基座二位于一条直线上，依次排列；
16.塔二的拉线基点围绕基座二呈夹角120
°
布置，三个拉线基点均匀分布，包括基点五、基点六及基点七,基点五与基点六的夹角等分处设有基点八,基座一、基点三、基点七、基座二、基点八位于一条直线上，依次排列。
17.进一步的，塔一设有三层拉线，每层三根拉线均依次连接于基点一、基点二及基点三，最上层另外增加一根拉线连接于基点四；塔二设有两层拉线，每层三根拉线均依次连接于基点五、基点六及基点七,最上层另外增加一根拉线连接于基点八。
18.进一步的，含拉线的天线占地尺寸≤20米
×
35米，天线幕的旋转角度≤25
°
。
19.进一步的，辐射体两端为活动连接。
20.进一步的，辐射体采用手动滑轮组进行升降，塔一预设位置设有滑轮组一，塔二预设位置设有滑轮组二，集合线一端连接滑轮组一，另一端连接滑轮组二。
21.塔一设有横担，横担与塔一形成十字架，横担设有滑轮组三和滑轮组四，位于塔一两侧，边线对应连接滑轮组三和滑轮组四。
22.进一步的，天线幕由10根
‑
30根振子线组成，集合线的上下两根线之间设有十字支撑件，十字支撑件的套数与振子线根数一致；天线幕尾端与尾线之间设有高频瓷隔电子，套数为振子线根数的两倍；每根尾线之间的边线及边线两端设有高频瓷隔电子，套数为振子线根数的两倍加2；尾线与边线采用十字固定件固定，十字固定件套数为振子线根数的两倍。
23.进一步的，拉线材质规格采用φ6镀锌钢丝绳，集合线、天线幕材质为φ4多股铜线，尾线材质为φ4航空不锈钢绳。
24.进一步的，支撑塔的结构包括龙门架、顶节塔体及中节塔体，龙门架连接于基座，顶节塔体和中节塔体设于龙门架内，顶节塔体位于支撑塔顶端。
25.本实用新型的有益效果在于：
26.1、含拉线的天线占地尺寸≤20米
×
35米，水平面波束宽度（3db）≥70
°
，天线幕旋转角度≤25
°
，最大增益≥10dbi（90%频点），最大通信距离5000km，具有中低仰角、水平波束宽、增益较高、通信距离较远、辐射效率高等特点，可与大功率电台良好适配，且实现占地尺寸相对较小、可靠性高；
27.2、支撑塔采用拉线的方式固定，塔一设有三层拉线，每层有三根拉线，最上层另外增加一根拉线；塔二设有两层拉线，每层有三根拉线，最上层另外增加一根拉线，增强了支撑塔的稳定性；
28.3、集合线采用双线式设计，上下两根线之间设有十字支撑件，通过压接方式与天线幕可靠连接，保证良好的导电性；
29.4、支撑塔的结构采用升降式龙门架塔体结构，安装时可以不需要借助机械施工，适用于山体、平地、山坡、海边等各种环境，有效的提高了人员对产品的架设维护的效率；
30.5、辐射体两端采用手动滑轮组进行升降，可将辐射体随时放置于地面对各个连接件进行维护处理；
31.6、考虑到维修性问题，将馈电网络的磁芯集中配置在一个箱体内，可便于维修或更换。
附图说明
32.本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本实用新型的范围。
33.图1为本实用新型实施例的整体结构图；
34.图2为本实用新型实施例的基座及基点的分布图；
35.图3为本实用新型实施例的滑轮组二结构图；
36.图4为本实用新型实施例的塔一滑轮组结构图；
37.图5为本实用新型实施例的十字支撑件结构图；
38.图6为本实用新型实施例的十字固定件结构图；
39.图7为本实用新型实施例的龙门架安装示意图；
40.图8为本实用新型实施例的中节塔体安装示意图；
41.图9为本实用新型实施例的避雷针安装示意图；
42.图10为本实用新型实施例的30度仰角上最大增益仿真结果；
43.图11为本实用新型实施例的16mhz水平面波束宽度（3db）仿真结果；
44.图12为本实用新型实施例的30mhz最大增益仰角仿真结果。
具体实施方式
45.如图1所示，为本实施例提供的短波倒v形对数周期宽带天线，包括：支撑塔1、辐射体2及馈电网络5。
46.具体的，支撑塔1包括18米的塔一11及9米的塔二12，支撑塔1的顶端均设有避雷针。
47.支撑塔1的结构包括龙门架1a、顶节塔体1b及中节塔体1c，龙门架1a连接于基座，顶节塔体1b和中节塔体1c设于龙门架1a内，顶节塔体1b位于支撑塔1顶端。
48.支撑塔1架设时，如图7所示，将龙门架1a放置到浇筑好的水泥基座上固定；如图8所示，将顶节塔体1b从龙门架1a开口方向放入龙门架1a中，通过减速器将顶节塔体1b提升至龙门架1a的顶部,再将中节塔体1c放入龙门架1a中与顶节塔体1b连接固定；如图9所示，将避雷针固定于顶节塔体1b顶部。
49.支撑塔1采用拉线的方式固定，拉线材质规格采用φ6镀锌钢丝绳，如图2所示，塔一11的拉线基点围绕基座一41a呈夹角120
°
布置，三个拉线基点均匀分布，包括基点一43a、基点二43b及基点三43c,基点一43a与基点二43b的夹角等分处设有基点四43d,基点四43d、基座一41a、基点三43c、基座二41b位于一条直线上，依次排列。
50.塔二12的拉线基点围绕基座二41b呈夹角120
°
布置，三个拉线基点均匀分布，包括基点五42a、基点六42b及基点七42c,基点五42a与基点六42b的夹角等分处设有基点八42d,基座一41a、基点三43c、基点七42c、基座二41b、基点八42d位于一条直线上，依次排列。
51.塔一11设有三层拉线，每层三根拉线均依次连接于基点一43a、基点二43b及基点三43c，最上层另外增加一根拉线连接于基点四43d；塔二12设有两层拉线，每层三根拉线均依次连接于基点五42a、基点六42b及基点七42c,最上层另外增加一根拉线连接于基点八42d。
52.在合适的高度连接支撑塔1的拉线，完成整个支撑塔1的安装固定。
53.具体的，辐射体2设于塔一11与塔二12之间，辐射体2包括集合线21、天线幕22、边线23及尾线24。
54.具体的，集合线21材质为φ4多股铜线，集合线21一端连接塔一11，另一端连接塔二12，集合线21由上下两根线组成，如图5所示，集合线21的上下两根线之间设有十字支撑件，通过压接方式与天线幕22可靠连接，保证良好的导电性。如图3、4所示，塔一11的16米位置设有滑轮组一111，塔二12的7米位置设有滑轮组二122，集合线21一端连接滑轮组一111，另一端连接滑轮组二122。
55.具体的，天线幕22为对数周期宽带天线，材质为φ4多股铜线，由18根平行间隔排列的阵子线组成，每根阵子线的长度沿塔一11到塔二12的方向依次增大，集合线21垂直平分天线幕22，各阵子线在集合线21一侧的端点位于一条直线上，天线幕22以集合线21为轴，左右两边的阵子线分别向下旋转一定的角度，形成倒v形状，旋转角度不超过25
°
。
56.具体的，天线幕22尾端均连接有等长度的尾线24，尾线24材质为φ4航空不锈钢绳，天线幕22与尾线24之间设有高频瓷隔电子，共36套，尾线24的另一端连接边线23，如图6所示，尾线24与边线23采用十字固定件固定，共36套。
57.具体的，如图4所示，塔一11设有横担13，横担13与塔一11形成十字架，横担13设有滑轮组三112和滑轮组四113，位于塔一11两侧。如图2所示，地面上设有基点九44a和基点十44b,边线23一端对应连接滑轮组三112和滑轮组四113，另一端与天线幕22最长振子线的尾线24一同对应连接于基点九44a和基点十44b。每根尾线24之间的边线23及边线23两端设有高频瓷隔电子，共38套；
58.辐射体2两端采用手动滑轮组进行升降，可将辐射体2随时放置于地面对各个连接件进行维护处理。
59.馈电网络5设于塔一11，包括箱体及堆叠于箱体内的磁芯，天线幕22的最短振子线与馈线网络5相连。馈电网络5主要用于天线与馈线之间的阻抗匹配，制作采用无源器件，从而减少由阻抗失配引起的损耗，提高承载功率和馈电效率，从而实现天线输入阻抗的宽带化，考虑到维修性问题，将馈电网络5的磁芯集中配置在一个箱体内，可便于维修或更换。
60.如图10所示的本申请实施例在30度仰角上从11mhz～15mhz频段的最大增益曲线，最大增益大于10.3dbi，小于11.4dbi。
61.本实施例的天线，在3mhz～6mhz频段的最大增益大于4dbi，小于9.6dbi；在6mhz～6.7mhz频段的最大增益大于9.3dbi，小于10dbi，占主用频段的2.92%（0.7
÷
24
×
100%≈2.92%）；在6.7mhz～30mhz频段的最大增益大于10dbi，小于11.6dbi。
62.如图11所示的本申请实施例在16mhz水平面波束宽度（3db），在水平面的最大辐射方向的方位角为180
°
，在水平面最大辐射方向上降低3db后的一个方位角约为141.7度，计算得出其水平面波束宽度约为（180
°‑
141.7
°
）
×
2=76.6
°
。
63.本实施例的天线，在2mhz～30mhz频段的水平面波束宽度（3db）均大于等于74.8
°
。
64.如图12所示的本申请实施例在30mhz时，天线的最大增益的顶角约为78.2
°
，计算得出其最大增益仰角为90
°‑
78.2
°
=11.8
°
。
65.本实施例的天线，在2mhz～6mhz频段的最大增益仰角范围约为70
°
～85
°
，在6mhz～30mhz主用频段的最大增益仰角范围约为12
°
～70
°
。
66.综上所述，塔一11高度为18米，塔二12高度为9米，含拉线的天线占地尺寸≤20米
×
35米，水平面波束宽度（3db）≥70
°
，天线幕旋转角度≤25
°
，最大增益≥10dbi（90%频点），最大通信距离5000km，具有中低仰角、水平波束宽、增益较高、通信距离较远、辐射效率高等特点，可与大功率电台良好适配，且实现占地尺寸相对较小、可靠性高。
67.以上实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，并不表示是唯一的或是限制本实用新型。本领域技术人员应理解，在不脱离本实用新型的范围情况下，对本实用新型进行的各种改变或同等替换，均属于本实用新型保护的范围。