专利名称：十米波偶极子及由其构成的旋转天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种用于十米波的偶极子以及应用这种偶极子构成的天线，本发明特别涉及到十米波偶极子构成的旋转天线。而且，正是在寻求改进旋转天线的过程中产生了关于本发明的偶极子的构思。
十米波偶极子阵或偶极子屏幕天线是一种高度达数十米、宽度达数十米的天线。有些天线的高、宽度达百米以上。在所有这些天线中，同一个阵上的所有偶极子都位于同一平面上，这就意味着，我们可以不加区别地使用偶极子阵或偶极子屏幕的提法。已有的天线具有矩形的垂直阵列，这些阵列由均匀分布在交叠的行和列上的偶极子构成，天线偶极子阵大都采用矩形或正方形。这种阵总伴有一个反射器，它通常由平行的导线组成，反射器本身亦采取矩形或方形，其尺寸一般均大于天线阵的尺寸，并与该偶极子阵相平行。给定了十米波天线的尺寸之后，要想使这种天线具有适当的刚性将是十分困难且十分昂贵的。而若不能保证这一刚性，那么在大风作用下此种天线的匹配特性会发生严重的变化。这种变化意味着天线的辐射特性变坏以致于根本不能工作。
对于旋转天线来说，抗风的问题尤其难以解决，因为那些构成反射器的导线栅以及导线偶极子阵不可能被绷在两根支柱之间如某些固定天线那样。旋转天线只有一根垂直于天线中心位置的支柱，水平的梁固定在这根支柱上，所有这些水平梁都位于同一平面上，同时在这些水平梁上装有金属臂及电缆和支撑各个栅格的绝缘子。
为了使该偶极子阵更加坚固，曾有人建议用折叠的波刚性偶极子代替全波导线偶极子。这种半波偶极子有一个零电位点，因而可以通过金属臂被直接固定在水平梁上。于是，这种偶极子阵就不再是由导线栅构成，这样一来其变形实际上也就被局限于支柱-水平梁装配部。不幸的是，在原有的半波导线偶极子处，其实际长度为工作波长的0.75倍，于是必需用两个首尾相接的半波刚性偶极子来代替之。这两个刚性偶极子加在一起的长度相当于一个中心工作波长。对一个阵来说，这导致其总面积增加了约20%。
本发明的目的为提供一种十米波偶极子及由其构成的天线，以提高天线的刚性，降低天线的重量及风阻。
实现的方法是用刚性全波偶极子代替全波导线偶极子，这种刚性全波偶极子是专为十米波模式而设计的，它不需要任何绝缘子而直接固定在天线的金属结构上。
按照本发明，提供了一种十米波段的全波偶极子。这种可以固定在支架上的刚性全波偶极子，由一个偶极子本体和一个端桩组成;偶极子本体由两个半偶极子组成，它们被置于彼此的延长部，每一个半偶极子有一个自由的第一端，其第二端与另一半偶极子的第二端相对，端桩由两个彼此平行的桁杆和位于此二桁杆之间的短路器组成，各桁杆的第一端在与各个偶极子本体的第二端分别相接，而它们的第二端则被设计成固定在支架上，每个半偶极子形如一个拉长了的笼子，其中的加固件保证该笼子的刚性。
本发明还提供了一种装备了上述偶极子的十米波旋转天线。
本发明的其它特性通过以下的描述和附图进一步说明。其中
图1表示按照本发明的一种偶极子。
图2和图3表示根据本发明构成的旋转天线。
在不同的附图中，相应的部件均由同样的标记示出。
图1表示一个刚性全波偶极子，该偶极子的设计平均工作波长λ为35.44米，相应的频率约为8.5MHz。这个全波偶极子(E1)有一个偶极子本体(D1)和一个端桩(S1)。这一组件被固定在水平梁(P1)之上，而水平梁本身则以其一端与旋转天线的中央支柱M(图中未示出)相连，这一点可由图2来描述。
端桩S1是由两个平行的桁杆(Sa和Sb)以及连接桁杆的短路器I构成，短路器是用两根平行金属棒做成的。两根桁杆的长度相同均为0.25λ，其中心轴距为1.5米;其第一端被栓在水平梁P1之上。短路器I的两根棒位于距桁杆第二端0.13λ处，后者即为偶极子本体D1的固定点。调节这一距离可以使得偶极子本体D1的输入阻抗在整个工作频段即6-11MHz的范围内达到匹配，从而使偶极子本体的驻波比小于2。
偶极子本体D1的总长度为0.76λ;它由两个半偶极子Da和Db构成，每一个半偶极子的形状像一个伸长的笼子，靠加固件T来保证刚性，加固件T由一个分为T1和T2两部分的管子和两个衬盘A、B组成。T1和T2的两部分放置于彼此的延长部。第一部分T1焊接在相应的桁杆Sb上，其直径为20厘米，第二部分T2的直径为10厘米。加固件T的两个衬盘A和B的直径为1.2米，位于T1和T2管的端头附近。每个偶极子笼子的栅柱由直径均为6毫米的12根导线构成，这些导线的端头全都固定在T1-T2管的端头上;这些导线均匀地分布在它们所依赖的衬盘的边缘上。本实施例中要使偶极子本体具有适当的电直径以保证它有足够的阻抗和带宽，它的两个半偶极子Da和Db向两侧伸出，重量较轻且风阻较低。
必须指出，上述的偶极子是通过桁杆Sa和Sb、水平梁P1和天线支柱直接接地的。
图1的偶极子可以如同全波偶极子和半波偶极子一样由双导线馈电也可以由同轴电缆来馈电，本实施例即采用后者。它不需要在发射机的同轴电缆输出线和偶极子之间设置平衡-不平衡线路之间的变压器(balun)。不仅如此，在本例中，偶极子D1的馈电同轴电缆穿过桁杆Sb且其外导体直接固定在桁杆Sb上。当然，也可以利用桁杆Sb来充当同轴电缆导体，此时，内导体必须借助于绝缘子以保证在整个桁杆内通过时不与桁杆相触。如果桁杆的角不能形成足够小的网眼以构成在该偶极子的工作频率上的充分电波障碍，则桁杆必须用导线复盖。
图2和图3示出了一个双旋转十米波天线，其高度为82米，宽度为64米，包括一个支架和两个天线本体一个是工作在6至11兆赫兹波段的低频天线，一个是工作于11至21兆赫兹的高频天线。
支架包括一个空穴式基座，该基座由砖砌成，其中的空间L用于放置发射机。一个机械装置带有一驱动轴旋转地驱动基座顶部的环轨C。这个环轨和垂直支柱M的下端固定在一起，支柱上装有处于同一垂直面上的水平梁P1至P4。20个端桩S’1至S’8及s1至s12固定在这些水平梁上。作为撑柱，(如J)和间隔杆(如K)的刚性棒装在水平梁的相应的端头上且位于水平梁所在的平面上。牵索(如H)把水平梁斜连到支柱上。支柱包括三部分一个圆形截面柱状垂直基，其上装有一梯状纵向梁，该纵梁上又装有两根棒，它们的各自一端彼此焊接在一起形成一个尖端向上的锐角。
低频天线是HR4/4/0.5型天线，这就是说，它有一个水平偶极子屏幕和反射器，每列有四个全波偶极子。第一行偶极子的距地高度为该天线平均工作波长的0.5倍。这个低频天线的偶极子屏幕由按如图1所示的方式固定于端桩的8个偶极子D1至D8构成。这些偶极子均位于与水平梁垂直面相平行的垂直面上。低频天线包括一个反射器Rb，它平行于由偶极子D1至D8构成的垂直面，并依靠在靠近偶极子D1至D8平面的水平梁P1至P8表面上。事实上，此反射器Rb是由水平导线栅网构成。反射器Rb的水平导线由经过支柱M顶端和撑柱(如J)的自由端的边缘缆线来支持。水平导线之间的间距由数根纵缆(图中未示出)来保证，反射器Rb的所有水平导线均固定于有规则的间隔位置上。低频天线的反射器Rb在图2中没有画全，为的是可以给出位于其后的高频天线的示图。在图3中，该反射器由一条虚线表示其在该图上的轮廓。
高频天线为HR4/6/0.75型，也就是说，它有一个水平偶极子屏幕和反射器，屏幕中每行有两个、每列有六个全波偶极子，第一行偶极子的距地高度为该天线平均工作波长的0.75倍。此高频天线的屏幕由如图1所示的方式固定在端桩上的12个偶极子d1至d12构成。这些偶极子位于同一垂直面上，该垂直面与水平梁垂直面相平行。高频天线包括一个反射器Rh，它由水平导线垂直栅构成，位于与反射器Rb相平行的平面内，处于水平梁P1至P8的另外一面;此反射器Rh的水平导线由边缆固定在由水平梁P7、P8定位的框架上，此边缆的下端由两个撑杆固定在下水平梁P1和P2上，水平导线之间的间隔由数根纵缆(图中未示出)来保证，所有水平导线均以有规则的间隔位置固定。和反射器Rb类似，反射器Rh在图2中也未画全，以便给于位于其后的高频天线偶极子屏幕的视图，在图3中，它用一虚线示出其在该图上的轮廓。
如图2和图3所示的相应的天线已经有了，只不过它是由刚性半波偶极子构成的。其高度仍为82米，而宽度则明显地更大，不再是用图1所示之偶极子形成的64米而是加大到76米。因此，上述天线的风阻明显降低，倘若在同样的风力作用下，它的结构可以较低的成本来实现。
本发明并不局限于所描述的例子。因此，全波半偶极子笼可以用金属梯状结构制成。同理，加固件T也可用其它方法构成，尤其是可以用笼上的一根或多根棒来构成。
还必须指出的是，虽然本发明的偶极子尤其适用于十米波旋转天线，它也可以被用于十米波段的各种用途，例如偶极子直接固定在其上的单柱固定天线;或是多柱及多柱之间的水平梁构成的固定天线，偶极子直接固定在这些支柱或是固定在水平梁上。
权利要求
1.一种用于十米波段的全波偶极子，为本体固定在支架上的刚性全波偶极子，此种偶极子包括偶极子本体和一个端桩，偶极子本体由两个半偶极子组成，这两个半偶极子被置于彼此的延长部，每一半偶极子有一个自由的第一端，其第二端与另一半偶极子的第二端相对，端桩由两个平行桁杆和一个两桁杆间的短路器组成，各桁杆的第一端与各个偶极子本体第二端分别相接，其第二端被设计成固定在支架上，每一半偶极子的形状如同一个伸长了的笼子，且带有加固件以保证此笼子的刚性。
2.根据权利要求1的一种全波偶极子，其上的加固件包括一个管子和两个衬盘，衬盘的截面比管子的截面要大一些，它们分别固定在管子的两个端头附近。
3.根据权利要求2的一种全波偶极子，其笼状结构包括一组平行导线，这些导线被拉紧在两个衬盘之间。
4.根据上述权利要求之一的一种全波偶极子，该偶极子由同轴电缆馈电。
5.根据权利要求4的一种全波偶极子，其中的两个桁杆之一在全长上成为同轴电缆的外导体。
6.根据以上诸权利要求中的至少一个，一种装备所述偶极子的十米波旋转天线。
全文摘要
一种用于十米波偶极子天线阵的偶极子。这是一种刚性的全波偶极子。它包括偶极子本体，偶极子本体由两个半偶极子组成，它们被置于彼此的延伸部；还有一个端桩，它保证偶极子本体具有合适的输入阻抗而且无需绝缘子即可将偶极子本体与天线的金属结构连接在一起。此种偶极子可以应用于十米波天线，尤其是旋转天线。
文档编号H01Q21/06GK1075575SQ9211322
公开日1993年8月25日 申请日期1992年11月28日 优先权日1991年11月29日
发明者弗郎索瓦·乌桑巴赫, 弗朗索瓦·拉费恩 申请人:汤姆森-Csf公司