專利名稱：信號(hào)源內(nèi)置式球形偶極子天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種能夠輻射電磁波的球形偶極子天線裝置，用于機(jī)箱、機(jī)柜的屏蔽效能測(cè)試及其它各類電磁兼容試驗(yàn)的球形偶極子天線，屬于球形偶極子天線及電磁兼容性測(cè)試裝置的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，公知的球形偶極子天線是外置信號(hào)源通過(guò)光纖將信號(hào)引入球形偶極子天線，借助球形偶極子向周?chē)臻g輻射電磁波，進(jìn)行機(jī)箱、機(jī)柜的屏蔽效能測(cè)試或其他電磁兼容試驗(yàn)。但是，此種方案存在幾個(gè)不足。首先，外置信號(hào)源借助光纖引入信號(hào)時(shí)，需進(jìn)行電-光和光-電轉(zhuǎn)換，這不僅增加了電路的復(fù)雜程度、降低了產(chǎn)品的可靠性，同時(shí)也增加了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本；其次，由于測(cè)試時(shí)必須依靠光纖從外部引入信號(hào)，限制了球形偶極子天線在一些密閉式試驗(yàn)裝置中的應(yīng)用，若在密閉裝置表面開(kāi)設(shè)光纖過(guò)通孔，必將影響此類試驗(yàn)裝置自身的屏蔽性能，最終影響試驗(yàn)結(jié)果的客觀準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有的球形偶極子天線需依靠光纖從外部引入信號(hào)源所帶來(lái)的不足，提供一種頻率覆蓋范圍達(dá)5MHz～1.5GHz的信號(hào)源內(nèi)置式球形偶極子天線。為通信設(shè)備制造領(lǐng)域及功能材料領(lǐng)域的屏蔽效能測(cè)試及其他電磁兼容測(cè)試提供穩(wěn)定的信號(hào)源。
技術(shù)方案為了克服現(xiàn)有的球形偶極子天線需依靠光纖從外部引入信號(hào)源所帶來(lái)的不足，本實(shí)用新型提供一種信號(hào)源內(nèi)置式球形偶極子天線，該天線將信號(hào)源及供電電池組內(nèi)置于金屬球殼體內(nèi)，電路及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕小便攜，輻射譜線均勻、穩(wěn)定，可以在機(jī)箱、機(jī)柜屏蔽效能測(cè)試和其他多項(xiàng)電磁兼容試驗(yàn)中用作信號(hào)源。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是選擇具有高穩(wěn)定特性的石英晶體振蕩器產(chǎn)生基本方波信號(hào)，該方波信號(hào)經(jīng)過(guò)阻抗隔離和放大后再利用電流開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行整形，進(jìn)而得到具有陡峭上升沿與下降沿的方波信號(hào)，最后通過(guò)球形偶極子天線輻射出穩(wěn)定、均勻的電磁波，其頻譜是以振蕩方波的重復(fù)頻率為基頻、以重復(fù)頻率的整數(shù)倍頻為諧波的離散譜線。信號(hào)產(chǎn)生電路由可循環(huán)使用的鎳氫電池組供電，并附加穩(wěn)壓電路、工作指示電路、充電和開(kāi)關(guān)控制電路。所有上述電路集成在一塊圓環(huán)狀印刷電路板上，電路板與電池組通過(guò)支撐軸和定位螺紋孔集成在由球形偶極子的上、下兩金屬半球殼組成的球體內(nèi)，電路及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，在許多電磁兼容試驗(yàn)中可以用作輻射信號(hào)源。具體方案為在該天線的機(jī)械結(jié)構(gòu)上以絕緣支撐軸為固定的中心支架，在絕緣支撐軸的兩端分別固定有組成球形偶極子的上下兩金屬半球殼體，在絕緣支撐軸的中段固定有電池組，電池組的上部由電池定位螺母固定，電池組的下部是信號(hào)源電路板，信號(hào)源電路板的下部是定位套筒，定位套筒的下部是下定位螺母，電池定位螺母和下定位螺母均固定在絕緣支撐軸上；在信號(hào)源電路板的邊上設(shè)有兩個(gè)簧片基座，在兩個(gè)簧片基座上分別設(shè)有兩個(gè)簧片，兩個(gè)簧片分別與組成球形偶極子的上下兩金屬半球殼體相接觸，在信號(hào)源電路板的另一邊上設(shè)有電路控制開(kāi)關(guān)，電路控制開(kāi)關(guān)的手柄伸出組成球形偶極子的上下兩金屬半球殼體外。在電路板與電池組之間設(shè)有墊片。
信號(hào)源電路板上的信號(hào)源電路由石英晶體振蕩器、阻抗隔離器、放大器、電流開(kāi)關(guān)、穩(wěn)壓與濾波器、控制開(kāi)關(guān)與指示燈、電池組組成，其中電池組的輸出端接控制開(kāi)關(guān)與指示燈，控制開(kāi)關(guān)與指示燈的輸出端接穩(wěn)壓與濾波器，穩(wěn)壓與濾波器的輸出端分別接石英晶體振蕩器、阻抗隔離器、放大器、電流開(kāi)關(guān)，石英晶體振蕩器的輸出端接阻抗隔離器，阻抗隔離器的輸出端接放大器，放大器的輸出端接電流開(kāi)關(guān)，電流開(kāi)關(guān)的輸出端接組成球形偶極子的上下兩金屬半球殼體。
信號(hào)源電路板中石英晶體振蕩器的輸出端即石英晶體振蕩器IC1的“out”端接阻抗隔離器中阻抗隔離管IC2的輸入端，阻抗隔離器的輸出端即阻抗隔離管IC2的輸出端接放大器即晶體管IC3的基極，放大器的輸出端即晶體管IC3的發(fā)射極接電流開(kāi)關(guān)中驅(qū)動(dòng)晶體管IC4的基極，電流開(kāi)關(guān)的輸出端即晶體管IC5的集電極輸出信號(hào)至球形偶極子的上下兩金屬半球殼體。
有益效果1、該球形偶極子天線的信號(hào)源內(nèi)置于天線球體內(nèi)，測(cè)試時(shí)無(wú)需借助光纖將外部信號(hào)源引入天線，無(wú)需附加電-光、光-電轉(zhuǎn)換電路，與現(xiàn)有的球形偶極子天線相比，電路及結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，可靠性更高、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)成本較低、產(chǎn)品輕小便攜。
2、由于該球形偶極子天線球體輕小(Φ100mm)，試驗(yàn)時(shí)無(wú)需連接光纖即可以十分方便的放入受試設(shè)備或小型機(jī)箱內(nèi)部，無(wú)需在某些密閉受試設(shè)備表面開(kāi)設(shè)光纖貫通孔，提高了測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
3、該球形偶極子天線利用具有陡峭上升沿與下降沿和較高的重復(fù)頻率的方波信號(hào)來(lái)產(chǎn)生以振蕩方波的重復(fù)頻率為基頻、以重復(fù)頻率的整數(shù)倍頻為諧波的離散譜線，并利用電流開(kāi)關(guān)的特殊工作狀態(tài)產(chǎn)生必要的偶次諧波分量。該天線的工作頻段(5MHz～1.5GHz)覆蓋了電磁兼容領(lǐng)域兩種常用天線的測(cè)試頻率(雙錐天線30MHz～200MHz，對(duì)數(shù)周期天線200MHz～1000MHz)，輸出信號(hào)穩(wěn)定，可替代傳統(tǒng)的掃頻式信號(hào)源進(jìn)行機(jī)箱、機(jī)柜的電磁屏蔽效能測(cè)試，也可作為標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)源用于檢查電磁輻射發(fā)射試驗(yàn)中測(cè)試通道的有效性，簡(jiǎn)化測(cè)試程序，提高測(cè)試效率。
4、該球形偶極子天線利用電路自身的低阻抗特性改善輸出阻抗匹配狀態(tài)，省去了傳統(tǒng)的阻抗轉(zhuǎn)換元件，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。
5、該球形偶極子天線由內(nèi)置的可充電鎳氫電池組供電，可連續(xù)工作6小時(shí)以上，避免了由于外接電源而引入額外的干擾信號(hào)。
6、該球形偶極子天線的所有電路及供電電池組均安裝在由上下兩金屬半球殼組成的球體內(nèi)，由于金屬球殼的屏蔽作用，偶極子天線的內(nèi)部電路不易受外來(lái)的干擾。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的電路框圖。
圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖3是本實(shí)用新型第一個(gè)實(shí)施例的縱剖面構(gòu)造圖。
圖4是圖3去除上半金屬球殼后的俯視圖。
在以上的圖1、圖2中有石英晶體振蕩器A，阻抗隔離器B，放大器C，電流開(kāi)關(guān)D，穩(wěn)壓與濾波器E，控制開(kāi)關(guān)與指示燈F，電池組G。
在以上的圖3、圖4中有上下兩金屬半球殼體1，電池定位螺母2，絕緣支撐軸3，電池組4，電路控制開(kāi)關(guān)5，絕緣墊片6，圓環(huán)狀電路板7，定位套筒8，定位螺母9，簧片基座10，簧片11。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是一種信號(hào)源內(nèi)置式球形偶極子天線，它是由晶體振蕩器產(chǎn)生基本方波信號(hào)，再經(jīng)過(guò)阻抗隔離和放大電路，由電流開(kāi)關(guān)電路整形而得到具有陡峭上升沿與下降沿的方波信號(hào)，輸出信號(hào)最后由兩個(gè)鍍鎳銅質(zhì)簧片引出至球形偶極子的兩極并向空間輻射出穩(wěn)定的電磁場(chǎng)。所有電路集成在一塊圓環(huán)狀印刷電路板上，由可充電鎳氫電池組供電，電路板與電池組通過(guò)支撐軸和定位螺紋孔集成在由球形偶極子的上、下兩金屬半球殼組成的球體內(nèi)。
具體方案為在該天線的機(jī)械結(jié)構(gòu)上以絕緣支撐軸3為固定的中心支架，在絕緣支撐軸3的兩端分別固定有上下兩金屬半球殼體1，組成球形偶極子。在絕緣支撐軸3的中段固定有電池組4，電池組4的上部由電池定位螺母2固定，電池組4的下部是信號(hào)源電路板7，信號(hào)源電路板7的下部是定位套筒8，定位套筒8的下部是下定位螺母9，電池定位螺母2和下定位螺母9均固定在絕緣支撐軸3上；在信號(hào)源電路板7的邊上設(shè)有兩個(gè)簧片基座10，在兩個(gè)簧片基座10上分別設(shè)有兩個(gè)簧片11，兩個(gè)簧片11分別與組成球形偶極子的上下兩金屬半球殼體1相接觸，在信號(hào)源電路板7的另一邊上設(shè)有電路控制開(kāi)關(guān)5，電路控制開(kāi)關(guān)5的手柄伸出上下兩金屬半球殼體1外。在電路板7與電池組4之間設(shè)有絕緣墊片6。
信號(hào)源電路板7上的信號(hào)源電路由石英晶體振蕩器A、阻抗隔離器B、放大器C、電流開(kāi)關(guān)D、穩(wěn)壓與濾波器E、控制開(kāi)關(guān)與指示燈F、電池組G組成，其中電池組G的輸出端接控制開(kāi)關(guān)與指示燈F，控制開(kāi)關(guān)與指示燈F的輸出端接穩(wěn)壓與濾波器E，穩(wěn)壓與濾波器E的輸出端分別接石英晶體振蕩器A、阻抗隔離器B、放大器C、電流開(kāi)關(guān)D，石英晶體振蕩器A的輸出端接阻抗隔離器B，阻抗隔離器B的輸出端接放大器C，放大器C的輸出端接電流開(kāi)關(guān)D，電流開(kāi)關(guān)D的輸出端接上下兩金屬半球殼體1。信號(hào)源電路板7中石英晶體振蕩器A的輸出端即石英晶體振蕩器IC1的“out”端接阻抗隔離器B中阻抗隔離管IC2的輸入端，阻抗隔離器B的輸出端即阻抗隔離管IC2的輸出端接放大器C即晶體管IC3的基極，放大器C的輸出端即晶體管IC3的發(fā)射極接電流開(kāi)關(guān)D中驅(qū)動(dòng)晶體管IC4的基極，電流開(kāi)關(guān)D的輸出端即晶體管IC5的集電極輸出信號(hào)至球形偶極子的上下兩金屬半球殼體1。
其中石英晶體振蕩器IC1的型號(hào)為臥式晶體，阻抗隔離管IC2的型號(hào)為雙柵CMOS管，放大器C即晶體管IC3為功率晶體管，電流開(kāi)關(guān)(D)中驅(qū)動(dòng)晶體管IC4、IC5、IC6均為功率晶體管，穩(wěn)壓與濾波器IC8的型號(hào)為L(zhǎng)7805、IC9的型號(hào)為L(zhǎng)7812。
該球形偶極子天線正常工作時(shí)由可充電鎳氫電池組供電，通過(guò)電路控制開(kāi)關(guān)控制電路工作狀態(tài)，并配有工作狀態(tài)指示燈，電池組可連續(xù)供電6小時(shí)以上，并配有充電接口實(shí)現(xiàn)電池的循環(huán)使用。整個(gè)電路工作時(shí)可以在5MHz～1.5GHz的頻率范圍內(nèi)輻射出幅度均勻的離散的電磁譜線。
該天線克服了現(xiàn)有的球形偶極子天線需依靠光纖從外部引入信號(hào)源所帶來(lái)的不足，電路及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，輕小便攜，測(cè)試時(shí)直接將球體置于受試設(shè)備內(nèi)部，作為輻射信號(hào)源廣泛應(yīng)用于機(jī)箱、機(jī)柜的屏蔽效能測(cè)試及其它各類電磁兼容試驗(yàn)中。
本實(shí)用新型的其中一個(gè)實(shí)施例選用11節(jié)額定電動(dòng)勢(shì)為1.2V、容量為1000mAh的可充電鎳氫電池串聯(lián)組成供電電池組4，電池組通過(guò)L7805C穩(wěn)壓后給石英晶體振蕩器提供所需電壓，晶振產(chǎn)生基頻為30MHz的方波信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管(IC2)和射極跟隨器(IC3)進(jìn)行放大，同時(shí)兼有在晶振電路和下一級(jí)電流開(kāi)關(guān)整形電路之間進(jìn)行阻抗隔離緩沖的作用，射極跟隨器由電池組通過(guò)L7812C穩(wěn)壓后供電。經(jīng)過(guò)射極跟隨器放大之后的方波信號(hào)送到下一級(jí)的電流開(kāi)關(guān)整形電路，電流開(kāi)關(guān)的整形晶體管(IC4、IC5)和恒流源晶體管(IC6)均為功率放大管。電流開(kāi)關(guān)整形電路的輸出信號(hào)由兩個(gè)鍍鎳鈹青銅簧片11引出至球形偶極子的兩極，并向空間輻射出穩(wěn)定的電磁波。電流開(kāi)關(guān)電路由電池組4通過(guò)L7812C和L7805C穩(wěn)壓后供電。電池組4及穩(wěn)壓器件L7812C和L7805C的輸出端接陶瓷電容器和鋁電解電容器實(shí)現(xiàn)濾波，電池組另配有電路控制開(kāi)關(guān)5、工作狀態(tài)指示燈和充電接口等。
圓環(huán)狀電路板7通過(guò)定位套筒8、定位螺母9安裝在絕緣支撐軸3上，電池組4和絕緣墊片6通過(guò)電池定位螺母2固定在絕緣支撐軸3上，兩個(gè)鍍鎳鈹青銅簧片11分別安裝在簧片基座10的上下兩側(cè)，簧片基座10以及電路控制開(kāi)關(guān)5均通過(guò)螺釘固定在圓環(huán)狀電路板7上。
絕緣支撐軸3通過(guò)定位螺紋孔安裝在球形偶極子的上、下兩金屬半球殼1，組成一個(gè)球體。圓環(huán)狀電路板7與下半金屬球殼內(nèi)緣的臺(tái)階緊密接觸，實(shí)現(xiàn)絕緣支撐軸3與球殼的軸向定位。
權(quán)利要求1.一種信號(hào)源內(nèi)置式球形偶極子天線，由信號(hào)源部分和球形偶極子天線部分所組成，其特征在于在該天線的機(jī)械結(jié)構(gòu)上以絕緣支撐軸(3)為固定的中心支架，在絕緣支撐軸(3)的兩端分別固定上下兩金屬半球殼體(1)，組成球形偶極子；在絕緣支撐軸(3)的中段固定有電池組(4)，電池組(4)的上部由電池定位螺母(2)固定，電池組(4)的下部是信號(hào)源電路板(7)，信號(hào)源電路板(7)的下部是定位套筒(8)，定位套筒(8)的下部是下定位螺母(9)，電池定位螺母(2)和下定位螺母(9)均固定在絕緣支撐軸(3)上；在信號(hào)源電路板(7)的邊上設(shè)有兩個(gè)簧片基座(10)，在兩個(gè)簧片基座(10)上分別設(shè)有兩個(gè)簧片(11)，兩個(gè)簧片(11)分別與組成球形偶極子的上下兩金屬半球殼體(1)相接觸，在信號(hào)源電路板(7)的另一邊上設(shè)有電路控制開(kāi)關(guān)(5)，電路控制開(kāi)關(guān)(5)的手柄伸出組成球形偶極子的上下兩金屬半球殼體(1)外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)源內(nèi)置式球形偶極子天線，其特征在于在電路板(7)與電池組(4)之間設(shè)有墊片(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)源內(nèi)置式球形偶極子天線，其特征在于信號(hào)源電路板(7)上的信號(hào)源電路由石英晶體振蕩器(A)、阻抗隔離器(B)、放大器(C)、電流開(kāi)關(guān)(D)、穩(wěn)壓與濾波器(E)、控制開(kāi)關(guān)與指示燈(F)、電池組(G)組成，其中電池組(G)的輸出端接控制開(kāi)關(guān)與指示燈(F)，控制開(kāi)關(guān)與指示燈(F)的輸出端接穩(wěn)壓與濾波器(E)，穩(wěn)壓與濾波器(E)的輸出端分別接石英晶體振蕩器(A)、阻抗隔離器(B)、放大器(C)、電流開(kāi)關(guān)(D)，石英晶體振蕩器(A)的輸出端接阻抗隔離器(B)，阻抗隔離器(B)的輸出端接放大器(C)，放大器(C)的輸出端接電流開(kāi)關(guān)(D)，電流開(kāi)關(guān)(D)的輸出端接組成球形偶極子的上下兩金屬半球殼體(1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的信號(hào)源內(nèi)置式球形偶極子天線，其特征在于信號(hào)源電路板(7)中石英晶體振蕩器(A)的輸出端即石英晶體振蕩器IC1的“out”端接阻抗隔離器(B)中阻抗隔離管IC2的輸入端，阻抗隔離器(B)的輸出端即阻抗隔離管IC2的輸出端接放大器(C)即晶體管IC3的基極，放大器(C)的輸出端即晶體管IC3的發(fā)射極接電流開(kāi)關(guān)(D)中驅(qū)動(dòng)晶體管IC4的基極，電流開(kāi)關(guān)(D)的輸出端即晶體管IC5的集電極輸出信號(hào)至球形偶極子的上下兩金屬半球殼體(1)。
專利摘要信號(hào)源內(nèi)置式球形偶極子天線為一種能夠輻射電磁波的球形偶極子天線裝置，用于機(jī)箱、機(jī)柜的屏蔽效能測(cè)試及其它各類電磁兼容試驗(yàn)的球形偶極子天線，由信號(hào)源部分和球形偶極子天線部分所組成，在絕緣支撐軸(3)的兩端分別固定上下兩金屬半球殼體(1)，組成球形偶極子；在中段固定有電池組(4)、信號(hào)源電路板(7)、定位套筒(8)、定位螺母(9)；在信號(hào)源電路板(7)的邊上設(shè)有兩個(gè)簧片基座(10)，在兩個(gè)簧片基座(10)上分別設(shè)有兩個(gè)簧片(11)，兩個(gè)簧片(11)分別與組成球形偶極子的上下兩金屬半球殼體(1)相接觸，在信號(hào)源電路板(7)的另一邊上設(shè)有電路控制開(kāi)關(guān)(5)，電路控制開(kāi)關(guān)(5)的手柄伸出組成球形偶極子的上下兩金屬半球殼體(1)外。
文檔編號(hào)H01Q23/00GK2710187SQ20042002569
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月25日
發(fā)明者蔣全興, 景莘慧, 周忠元 申請(qǐng)人:東南大學(xué)