能夠接收超短波信號與衛星信號的組合天線的製作方法
2023-06-18 21:46:16
專利名稱：能夠接收超短波信號與衛星信號的組合天線的製作方法
技術領域：
本發明屬於天線技術領域，涉及一種可同時工作於超短波與衛星頻段的組合天線。
背景技術：
超短波通信是指工作頻率在30MHz-300MHz的通信。由於這個頻段的頻域比短波寬的多，通信容量較大，受晝夜和季節變化的影響小，通信穩定和抗幹擾等優點，在無線電通信中非常重要。超短波天線一般選用的是鞭狀天線。
衛星定位系統根據國際電信聯盟(ITU)的規劃，目前的幾種定位系統一般工作在1GHz-2.6GHz之間。如今已被廣泛的應用於許多領域，如經濟、軍事、科學研究等。四臂螺旋天線是常用的一種衛星接收天線。
若要同時進行通信和定位兩種工作，需要有兩種不同的天線。但是，在狹小的空間內密布多副天線，相互之間的幹擾較為嚴重，影響通信質量，這就要求設計一種組合天線，這種天線既能完成通信的功能，又能夠完成定位的功能，使電臺共用一副天線來減少天線數量。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠接收超短波信號與衛星信號的組合天線，使用一副天線同時工作在超短波頻段和衛星定位頻段，解決了當同時進行通信和衛星定位時，在狹小的空間內密布兩副天線時，由於天線之間的相互幹擾而引起的通信質量差，定位不準確的問題。
本發明提供了超短波鞭狀天線分別和λ/4螺旋天線、λ/2螺旋天線的兩種組合的技術方案。
本發明所採用的技術方案是，一種能夠接收超短波信號與衛星信號的組合天線，包括超短波鞭狀天線和λ/4螺旋天線，超短波鞭狀天線插入λ/4螺旋天線中間，λ/4螺旋天線的各個輻射臂在非饋電端開路，在饋電端正交分布，並且其饋電端分別與90度移相網絡的饋電點相連接，90度移相網絡放置於一屏蔽盒中，其上放置一金屬導電板，90度移相網絡通過同軸—微帶轉換接頭與用於衛星天線饋電的同軸線的內導體相連接，用於衛星天線饋電的同軸線的外導體與屏蔽盒相連接，屏蔽盒內還設置有寬帶匹配網絡，超短波鞭狀天線穿過λ/4螺旋天線後與寬帶匹配網絡相連接，寬帶匹配網絡又與超短波鞭狀天線饋電的用於鞭狀天線饋電的同軸線相連接。
本發明所採用的另一技術方案是，一種能夠接收超短波信號與衛星信號的組合天線，包括超短波鞭狀天線和λ/2螺旋天線，超短波鞭狀天線插入λ/2螺旋天線中間，λ/2螺旋天線的各個輻射臂在非饋電端短路，各輻射臂在非饋電端與短路器相連，當超短波鞭狀天線插入其中時，短路器與超短波鞭狀天線相接觸，饋電端正交分布，並且其饋電端分別與90度移相網絡的饋電點相連接，90度移相網絡放置於一屏蔽盒中，其上放置一金屬導電板，90度移相網絡通過同軸—微帶轉換接頭與用於衛星天線饋電的同軸線的內導體相連接，用於衛星天線饋電的同軸線的外導體與屏蔽盒相連接，屏蔽盒內還設置有寬帶匹配網絡，超短波鞭狀天線穿過λ/2螺旋天線後與寬帶匹配網絡相連接，寬帶匹配網絡又與用於超短波鞭狀天線饋電的同軸線相連接。
本發明的組合天線解決了同時進行通信和衛星定位時天線之間相互幹擾的問題，而且安裝工藝簡單，裝配方便。
圖1是本發明λ/4螺旋天線與鞭狀天線的組合實例結構示意圖；圖2是本發明λ/2螺旋天線與鞭狀天線的組合實例結構示意圖；圖3是本發明組合天線饋電示意圖(仰視圖)；圖4是組合天線採用λ/4螺旋天線時在超短波波段輻射方向圖；圖5是組合天線採用λ/4螺旋天線時在衛星波段的輻射方向圖；圖6是組合天線採用λ/2螺旋天線時在超短波波段輻射方向圖；圖7是組合天線採用λ/2螺旋天線時在衛星波段的輻射方向圖。
圖中，1.超短波鞭狀天線，2.寬帶匹配網絡，3.用於衛星天線饋電的同軸線，4.λ/4螺旋天線，5.λ/2螺旋天線，6.90度移相網絡，7.金屬導電板，8.同軸—微帶轉換接頭，9.屏蔽盒，10.用於鞭狀天線饋電的同軸線，11.短路器，12.饋電點，13.鞭狀天線與寬帶匹配網絡連接點。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。
四臂螺旋天線是一種諧振式天線，為了出現諧振，天線的四個螺旋臂長度一般等於mλ/4(m＝1、2、3......)，四個螺旋臂一般繞成n/4圈(n＝1、2、3......)。螺旋的末端在m為奇數時開路，而m為偶數時短路。
對於螺旋天線，當其長度為λ/2時，天線的上端，下端均需要折成水平形式，這樣螺旋天線在製作和裝配方面均較繁瑣，工藝複雜，加工難度大，產品的穩定性也較差，同時也不易與於較粗的鞭狀天線組合。為此，本發明將λ/2長度的螺旋天線的饋電方式改成λ/4螺旋天線的饋電方式，這樣天線加工比較簡單，也易於饋電和組合。
本發明將超短波鞭狀天線與螺旋天線相組合，通過其組合結構，實現同時接收超短波通信和衛星通信兩種功能。
λ/4螺旋天線與鞭狀天線的組合結構，如圖1所示。
超短波鞭狀天線1插入λ/4螺旋天線4中間，λ/4螺旋天線4的各個輻射臂在非饋電端開路，在饋電端正交分布，並且其饋電端分別與90度移相網絡6的饋電點12相連接，90度移相網絡6放置於一屏蔽盒9中，並通過同軸—微帶轉換接頭8與用於衛星天線饋電的同軸線3的內導體相連接，用於衛星天線饋電的同軸線3的外導體與屏蔽盒9相連接，屏蔽盒9內還設置有寬帶匹配網絡2，超短波鞭狀天線1穿過λ/4螺旋天線4後與寬帶匹配網絡2相連接，其中超短波鞭狀天線1的饋電端使用螺紋結構，直接與90度移相網絡6上放置的金屬導電板7中的饋電點12擰在一起，寬帶匹配網絡2又與超短波鞭狀天線1饋電的用於鞭狀天線饋電的同軸線10相連接。
λ/2螺旋天線與鞭狀天線的組合結構，如圖2所示。
超短波鞭狀天線1插入λ/2螺旋天線5中間，λ/2螺旋天線5的各個輻射臂在非饋電端短路，各輻射臂在非饋電端與短路器11相連，斷路器11與超短波鞭狀天線1相接觸，饋電端正交分布，並且其饋電端分別與90度移相網絡6的饋電點12相連接，90度移相網絡6放置於一屏蔽盒9中，並通過同軸—微帶轉換接頭8與用於衛星天線饋電的同軸線3的內導體相連接，用於衛星天線饋電的同軸線3的外導體與屏蔽盒9相連接，屏蔽盒9內還設置有寬帶匹配網絡2，超短波鞭狀天線1穿過λ/2螺旋天線5後與寬帶匹配網絡2相連接，其中超短波鞭狀天線1的饋電端使用螺紋結構，直接與90度移相網絡6上放置的金屬導電板7的饋電點12擰在一起，寬帶匹配網絡2又與超短波鞭狀天線1的用於鞭狀天線饋電的同軸線10相連接。
圖3顯示的是組合天線饋電示意圖，12是螺旋天線與移相網絡的饋電點，13是鞭狀天線與寬帶匹配網絡連接點。
超短波鞭狀天線1選用合金鋼製成，在和λ/4螺旋天線4組合時，超短波鞭狀天線1的半徑為5mm；在和λ/2螺旋天線5組合時，超短波鞭狀天線1的半徑為10mm，超短波鞭狀天線1的長度根據其工作的相應頻率而確定。
寬帶匹配網絡2需要根據超短波鞭狀天線1的長度和其所工作的帶寬具體設計，在超短波頻段，寬帶匹配網絡2一般由集總元件組成。
λ/4螺旋天線4和λ/2螺旋天線5選用金屬銅製作，它的半徑和高度需要根據其工作的頻率而相應的確定。
90度移相網絡6由介質板與金屬微帶線構成，需要根據四臂螺旋天線的工作頻率和尺寸相應的設計。
屏蔽盒9的厚度一般為微帶線介質厚的的5到10倍，為金屬結構。
實施例1超短波鞭狀天線1與λ/4螺旋天線4的組合超短波鞭狀天線1的半徑為5mm，高度為1m，此時超短波鞭狀天線工作在75MHz。λ/4螺旋天線4的半徑和高度分別為18.5mm和18mm，90度移相網絡6中金屬導電板7的半徑為40mm，組合天線在超短波波段和衛星波段的輻射方向圖分別如圖4，圖5所示。
圖4表明在超短波波段，鞭狀天線和組合天線有著相同形狀的方向圖，從而表明，組合天線在超短波波段能夠像鞭狀天線一樣工作。
從圖5中可以看出，在衛星頻段，組合天線的輻射方向圖的主瓣比單個螺旋天線的增益更大，波瓣寬度更寬，從而比單個螺旋天線能夠接收更廣泛的衛星信號。而組合天線的輻射方向圖的後瓣比單個螺旋天線的增益小，後向輻射低。
實施例2超短波鞭狀天線1與λ/2螺旋天線5的組合超短波鞭狀天線1的半徑為10mm，高度為1m，此時超短波鞭狀天線工作在75MHz。λ/2螺旋天線5的半徑和高度分別為28mm和63mm，90度移相網絡6中金屬導電板7的半徑為40mm，組合天線在超短波波段和衛星波段的輻射方向圖分別如圖6，圖7所示。
圖6表明在超短波波段，鞭狀天線和組合天線有著相同形狀的方向圖，從而表明，組合天線在超短波波段能夠像鞭狀天線一樣工作。
從圖7中可以看出，在衛星頻段，組合天線的輻射方向圖的主瓣與單個螺旋天線的主瓣基本重合，說明組合天線與螺旋天線一樣能夠接廣泛的接收衛星信號，並且組合天線的後瓣比單個螺旋天線的後瓣還要小。
從這兩個具體實施例可以看出，本發明解決了同時進行通信和衛星定位時，在狹小的空間內密布兩副天線時，由於天線之間的相互幹擾而引起的通信質量差、定位不準確的問題。而且螺旋天線的製作工藝得到了極大的簡化，結構牢固，安裝簡便。
權利要求
1.一種能夠接收超短波信號與衛星信號的組合天線，包括超短波鞭狀天線(1)和λ/4螺旋天線(4)，其特徵在於，所述的超短波鞭狀天線(1)插入λ/4螺旋天線(4)中間，λ/4螺旋天線(4)的各個輻射臂在非饋電端開路，在饋電端正交分布，並且其饋電端分別與90度移相網絡(6)的饋電點(12)相連接，所述的90度移相網絡(6)放置於一屏蔽盒(9)中，其上放置一金屬導電板(7)，90度移相網絡(6)通過同軸一微帶轉換接頭(8)與用於衛星天線饋電的同軸線(3)的內導體相連接，用於衛星天線饋電的同軸線(3)的外導體與屏蔽盒(9)相連接，所述的屏蔽盒(9)內還設置有寬帶匹配網絡(2)，所述超短波鞭狀天線(1)穿過λ/4螺旋天線(4)後與寬帶匹配網絡(2)相連接，寬帶匹配網絡(2)又與超短波鞭狀天線(1)饋電的用於鞭狀天線饋電的同軸線(10)相連接。
2.如權利要求1所述的組合天線，其特徵在於，所述的超短波鞭狀天線(1)的饋電端使用螺紋結構，直接與金屬導電板(7)的饋電點(12)擰在一起。
3.如權利要求1所述的組合天線，其特徵在於，所述的超短波鞭狀天線(1)的半徑為5mm，其長度根據其工作的相應頻率確定。
4.一種能夠接收超短波信號與衛星信號的組合天線，包括超短波鞭狀天線(1)和λ/2螺旋天線(5)，其特徵在於，所述的超短波鞭狀天線(1)插入λ/2螺旋天線(5)中間，λ/2螺旋天線(5)的各個輻射臂在非饋電端短路，各輻射臂在非饋電端與短路器(11)相連，當超短波鞭狀天線(1)插入其中時，短路器(11)與超短波鞭狀天線(1)相接觸，饋電端正交分布，並且其饋電端分別與90度移相網絡(6)的饋電點(12)相連接，所述的90度移相網絡(6)放置於一屏蔽盒(9)中，其上放置一金屬導電板(7)，90度移相網絡(6)通過同軸-微帶轉換接頭(8)與用於衛星天線饋電的同軸線(3)的內導體相連接，用於衛星天線饋電的同軸線(3)的外導體與屏蔽盒(9)相連接，所述的屏蔽盒(9)內還設置有寬帶匹配網絡(2)，所述超短波鞭狀天線(1)穿過λ/2螺旋天線(5)後與寬帶匹配網絡(2)相連接，寬帶匹配網絡(2)又與用於超短波鞭狀天線(1)饋電的同軸線(10)相連接。
5.如權利要求4所述的組合天線，其特徵在於，所述的超短波鞭狀天線(1)的饋電端使用螺紋結構，直接與金屬導電板(7)的饋電點(12)擰在一起。
6.如權利要求4所述的組合天線，其特徵在於，所述的超短波鞭狀天線(1)的半徑為10mm，其長度根據其工作的相應頻率確定。
全文摘要
本發明屬於天線技術領域，公開的是能夠同時接收超短波信號與衛星信號的組合天線，超短波鞭狀天線插入螺旋天線中間，λ/4螺旋天線的各個輻射臂在非饋電端開路，λ/2螺旋天線的輻射臂在非饋電端短路，在饋電端正交分布，並且其饋電端分別與90度移相網絡的饋電點12相連接，90度移相網絡通過同軸—微帶轉換接頭與衛星天線饋電的同軸線的內導體相連接，衛星天線饋電的同軸線的外導體與屏蔽盒相連接，屏蔽盒內還設置的寬帶匹配網絡與螺旋天線相連接，寬帶匹配網絡與超短波鞭狀天線的饋電同軸線相連接。本發明使用一副天線同時工作在超短波頻段和衛星定位頻段，解決了天線間幹擾引起通信質量差、定位不準確的問題，而且整個結構牢固，安裝簡便。
文檔編號H01Q9/27GK101079519SQ20071001795
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月31日 優先權日2007年5月31日
發明者席曉莉, 王騫 申請人:西安理工大學