專利名稱：短波車載鞭狀寬帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短波車載鞭狀寬帶天線，特別涉及了一種適用于短波高速跳頻電臺組網(wǎng) 使用的短波車載寬帶鞭狀天線。
背景技術(shù)：
抗干擾技術(shù)是軍事通信中必不可少的組成部分?，F(xiàn)代電子戰(zhàn)的首要目標(biāo)是干擾敵方的通 信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)是否具有強的抗干擾能力是能否取得電子戰(zhàn)勝利的首要條件，是進(jìn)行迅速、 準(zhǔn)確、保密、不間斷通信的前提。短波跳頻電臺是一種利用頻域的抗干擾技術(shù)，為了贏得軍 事通信中抗干擾的勝利，近年來世界各國都加緊研究跳頻技術(shù)和裝備短波跳頻電臺。短波跳 頻電臺以其本身所具有的優(yōu)點，如抗干擾性強、頻譜利用率高、易于實現(xiàn)多址通信且與其它
各種通信設(shè)備兼容性好等，已被廣泛應(yīng)用于軍事通信領(lǐng)域。未來戰(zhàn)場電磁環(huán)境將是復(fù)雜多變 的，為保障未來軍事通信的可靠性與有效性，可以利用跳頻電臺組網(wǎng)進(jìn)行信息的傳輸，可以 有效提高軍事通信的抗干擾性與保密性，為贏得未來高科技條件下可能發(fā)生的局部戰(zhàn)爭提供 可靠的信息傳輸保障。
隨著短波跳頻通信技術(shù)在現(xiàn)代軍事通信中的廣泛應(yīng)用，天線作為系統(tǒng)中重要的收發(fā)設(shè)備， 主要向?qū)拵炀€方向發(fā)展，以適應(yīng)寬帶高速數(shù)字跳頻技術(shù)體制發(fā)展。普通短波直桿鞭天線的 缺陷需要增加天線調(diào)諧器才能工作，而天線調(diào)諧器最大的缺點是反應(yīng)速度慢而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通 信過程中信息量的丟失；另外，電臺發(fā)射機輸出功率一部分損耗在天線調(diào)諧器上，輸出效率 不高。因而直桿金屬鞭天線是不能滿足高速跳頻電臺組網(wǎng)的要求；為解決上述問題，就要展 寬鞭狀天線的工作頻帶，滿足車載自適應(yīng)、跳頻等新型電臺的需要。

實用新型內(nèi)容
根據(jù)上述需求，本實用新型提供一種短波車載鞭狀寬帶天線。
本實用新型短波車載鞭狀寬帶天線是將鞭狀天線設(shè)計成免調(diào)諧鞭狀寬帶天線，通過在天 線根部加入天線寬帶阻抗變換器和匹配網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行寬帶阻抗變換以及阻抗匹配，拓寬鞭狀天 線的工作頻帶，以滿足電臺工作頻率的要求；以所述天線體長度不超過6m，滿足3—30MHz 的工作范圍的需要。
本實用新型短波車載鞭狀寬帶天線，包括天線體和底座，所述天線體由若干節(jié)變螺距螺 旋天線振子和連接器組成，所述變螺距螺旋天線振子外套玻璃鋼筒體，所述天線體連接在萬 向節(jié)旋轉(zhuǎn)器上，所述萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)器連接在散熱器上，所述散熱器固定在車體上；所述散熱器 內(nèi)裝有天線寬帶阻抗變換器和匹配網(wǎng)絡(luò)，所述天線體經(jīng)一饋線電氣連接到所述天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端，所述天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端經(jīng)饋線連接到所述散熱器底部的射頻同軸連 接器。
本實用新型短波車載鞭狀寬帶天線，所述天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)包括由鐵氧體磁環(huán)、電感線 圈和電容組成的阻抗變換器和由電感、電容和電阻組成的T型匹配網(wǎng)絡(luò)。
本實用新型短波車載鞭狀寬帶天線，所述散熱器，上部設(shè)一玻璃鋼座，下部設(shè)一不銹鋼 底盤。
本實用新型短波車載鞭狀寬帶天線，所述萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)器由上連桿、上齒盤、下連桿、下 齒盤、緊固手柄組成，緊固手柄的一端帶螺扣和壓環(huán)，下連桿連接散熱器，上連桿連接所述 天線體，上下齒盤面對面咬和，用緊固手柄緊固。
本實用新型短波車載鞭狀寬帶天線可全頻段工作，工作時可不使用天線調(diào)諧器，適于跳 頻電臺和自適應(yīng)電臺等新式裝備的應(yīng)用；天線結(jié)構(gòu)簡單，架設(shè)撤收和維護管理方便，可在行 進(jìn)間進(jìn)行通信和干擾；水平裝車時具有高仰角輻射功能，可利用近垂直入射原理，克服"靜 區(qū)"影響，增大通信范圍。


圖1是本實用新型短波車載鞭狀寬帶天線的整體示意圖2是本實用新型短波車載鞭狀寬帶天線的散熱器及萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)器示意圖3是本實用新型短波車載鞭狀寬帶天線的萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)器示意圖4是本實用新型短波車載鞭狀寬帶天線的變螺距螺旋振子等效圖5是本實用新型短波車載鞭狀寬帶天線的加載示意圖6是本實用新型短波車載鞭狀寬帶天線的天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)。
具體實施方式
為進(jìn)一步闡述本實用新型，下面結(jié)合實施例作更詳盡的說明。
該天線包括天線桿體和底座兩部分(見圖l)。天線桿體由三節(jié)外套玻璃鋼管的螺旋天線 振子3組成，用兩個不銹鋼連接件4連接三節(jié)天線桿體，有效的提高天線的機械性能，增強天 線桿體的韌性和強度。
天線底座由散熱器1和萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)器2構(gòu)成(見圖2)。散熱器1上有一玻璃鋼座8，用以連 接萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)器2:下有不銹鋼底盤13，用以和車體固定；其內(nèi)置天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)IO，以保 障天線的電氣性能，天線振子3經(jīng)萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)器2和一射頻電纜9電氣連接天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)10 的輸出端，天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)10的輸入端連接底盤13中心的射頻同軸連接器11。
本實用新型是將鞭狀天線設(shè)計成免調(diào)諧鞭狀寬帶天線，通過在天線根部加入天線寬帶匹 配網(wǎng)絡(luò)10進(jìn)行阻抗變換以及加感技術(shù)，拓寬鞭狀天線的工作頻帶，以滿足電臺工作頻率的要 求；天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)10見圖6，包括一由鐵氧體磁環(huán)、兩組電感線圈和電容Ctl、 Ct2組成的
阻抗變換器T,這種天線設(shè)計的關(guān)鍵是要了解天線的輸入阻抗，選擇好阻抗變換器T的阻抗變 比，確定磁環(huán)大小及相對導(dǎo)磁率，以滿足3 — 30MHz的工作范圍的需要。
在一個物理長度、直徑受限的單鞭上，要實現(xiàn)天線駐波比與效率(增益)的寬帶化，必須 采取有效的措施， 一種有效的辦法就是對天線體根部進(jìn)行集中加載(見圖5)，鈍化天線的輸 入阻抗對頻率的敏感程度，使天線的頻率-阻抗特性趨于平緩。鞭狀天線一般呈容性阻抗，電 流由下至上逐漸變小，為改善天線性輻射體上的沿線電流分布，采用上密下疏的變螺距螺旋 結(jié)構(gòu)，構(gòu)成的天線主輻射體，可以看成是一連續(xù)加載的鞭天線(見圖4)，可以有效地縮短天 線的實際長度，不超過6m 。變螺距螺旋(線)加載使天線小型化的同時，也使天線在效率和 帶寬方面得到一定的保證。于低頻段，可以達(dá)到增加天線有效長度，保證一定的增益；于高 頻段，也在較寬的頻帶上減小了輻射體上的反向電流，使天線的方向性趨于寬帶化。結(jié)合集 總元件加載的方法，可以使天線的輸入阻抗在較寬的頻帶內(nèi)大為平滑。理論上，加載點設(shè)置 得越多，天線的寬頻帶性能越好(見圖5);但是，過多加載點將使天線在制造上變得困難且 難于保證高的可靠性。結(jié)合集總加載的變螺距螺旋鞭構(gòu)成的天線輻射體，關(guān)鍵在于優(yōu)化變螺 距螺旋參數(shù)、目的是為了得到較高的效率和較為平坦的輸入阻抗。當(dāng)二者發(fā)生矛盾時，輻射 體的設(shè)計以提高天線效率為主，阻抗匹配問題留待寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)解決。
盡管在輻射體通過優(yōu)化變螺距螺旋參數(shù)、加載等措施使天線的輸入阻抗趨于平滑，但天 線與特性阻抗為50Q的饋線的匹配還遠(yuǎn)不滿足寬帶化的要求，實際上，為了得到較高的天線 效率，有目的地減輕了對天線體的加載，采用寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)是必需的。
一個實用的天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)，不僅需要考慮網(wǎng)絡(luò)的匹配性能，還要考慮網(wǎng)絡(luò)加工制作 的復(fù)雜程度和實現(xiàn)的可能性。該天線在阻抗變換器T和天線輻射體之間，增加了由電感L1、 L2、 L3及電容C2、 C3和電阻Z組成的T型網(wǎng)絡(luò)(見圖6),使天線與饋線實現(xiàn)較為滿意的匹 配，在工作頻段內(nèi)電壓駐波比VSWR《3 。寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)有多種形式可供選擇，在滿足匹配 的條件下，采用圖6所示電路程式無源寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)。元件參數(shù)可在輻射體制作完成并測試 其有關(guān)參數(shù)后，經(jīng)計算初定，最終取值將在天線調(diào)試完成后確定。
根據(jù)近垂直入射天波傳播特性，NVIS天線首先要求高仰角，垂直鞭天線不能產(chǎn)生高仰角 輻射，所以NVIS鏈路的天線必須是水平的或者環(huán)形的。該方案釆用了水平架設(shè)方式。為保證 機械和電器的良好結(jié)合，采用萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)器2作天線體和散熱器之間的連接元件。萬向節(jié)旋 轉(zhuǎn)器2由上連桿20、上齒盤21、下連桿22、下齒盤23、緊固手柄24組成(見圖3)，緊固 手柄24的一端帶螺扣和壓環(huán)，下連桿22連接散熱器1，上連桿20連接天線體3，上下齒盤 21、 23面對面咬和，用緊固手柄24緊固；松開緊固手柄24，上下齒盤21、 23之間可以改變 結(jié)合角度，也就改變了天線和車體的相對角度。
車輛行進(jìn)間，天線基本呈水平方式安置在車頂，輻射以高仰角為主的水平極化波，主要
以天波形式工作。由于天線的這一特性，可利用近垂直入射原理，接入網(wǎng)自動選擇適用的工 作頻率，采用天線的高仰角天波輻射特性，對傳統(tǒng)短波"靜區(qū)"實施天波通信。天線的中高 仰角輻射特性，使天線可以保障近中遠(yuǎn)距離通信。 天線的安裝
1、 在車體上方安裝天線車頂固定架和玻璃鋼支撐架(自選件)。不同的車型，天線固定 架規(guī)格有所不同。
2、 在天線車頂固定架上用螺絲固定好阻抗變換器組件，而后將天線桿與萬向器旋緊。
3、 將天線包打開取出三節(jié)天線，三根天線桿的外徑不同，頂端有圓球并最細(xì)的l根安裝 在最上面，最粗的一根安裝于最下面，余下的l根安裝于天線中間。
4、 連接天線時先按連接順序取出下桿和中間桿。將兩根天線桿接頭對好，用手直接旋 接兩根天線桿。用手用力擰緊即可。
5、 將天線桿與萬向器上方螺扣擰緊,松開萬向器,使天線背向車前方，天線末端用拉繩固 定于車前保險杠上，以防天線體搖擺。
6、 用高頻電纜將天線與發(fā)信機連接起來。 性能技術(shù)指標(biāo)
頻率范圍3 —30MHz
電壓駐波比《2.5 (個別頻點《3.0)
承載功率500W
極化方式垂直極化(垂直架設(shè)時) 方向性水平全向(垂直架設(shè)時) 標(biāo)稱阻抗50Q (不平衡)
天線體長度5m 本實用新型短波車載鞭狀寬帶天線的主要特點-
1、 天線可全頻段工作，工作時可不使用天線調(diào)諧器，適于跳頻電臺和自適應(yīng)電臺等新 式裝備的應(yīng)用。
2、 天線結(jié)構(gòu)可靠，架設(shè)撤收和維護管理方便，可在行進(jìn)間進(jìn)行通信和干擾。
3、 水平裝車時具有高仰角輻射功能，可利用近垂直入射原理，克服"靜區(qū)"影響，增 大通信范圍。
權(quán)利要求1、一種短波車載鞭狀寬帶天線，包括天線體和底座，其特征在于，所述天線體由若干節(jié)變螺距螺旋天線振子(3)和連接器(4)組成，所述變螺距螺旋天線振子(3)外套玻璃鋼筒體，所述天線體連接在萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)器(2)上，所述萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)器(2)連接在散熱器(1)上，所述散熱器(1)固定在車體上；所述散熱器(1)內(nèi)有天線寬帶阻抗變換器和T型匹配網(wǎng)絡(luò)(10)，所述天線體經(jīng)一饋線電氣連接到所述天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)(10)的輸出端，所述天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)(10)的輸入端經(jīng)饋線連接到所述散熱器(1)底部的射頻同軸連接器(11)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的短波車載鞭狀寬帶天線，其特征在于，所述天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)(10) 包括由鐵氧體磁環(huán)、電感線圈和電容(Ctl、 Ct2)組成的阻抗變換器(T)和由電感(Ll、 L2、 L3)及電容(C2、 C3)和電阻(Z)組成的T型匹配網(wǎng)絡(luò)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的短波車載鞭狀寬帶天線，其特征在于，所述散熱器(1)上部設(shè)一 玻璃鋼座(8)，下部設(shè)一不銹鋼底盤(13)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的短波車載鞭狀寬帶天線，其特征在于，所述萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)器(2)由 上連桿(20)、上齒盤(21)、下連桿(22)、下齒盤(23)、緊固手柄(24)組成，緊固手柄(24)的一端帶螺扣和壓環(huán)，下連桿(22)連接散熱器(1)，上連桿(20)連接所述天線體， 上下齒盤(21、 23)面對面咬和，用緊固手柄(24)緊固。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4的短波車載鞭狀寬帶天線，其特征在于，所述天線體長度不超過6m， 工作在3 — 30MHz的頻率范圍。
專利摘要一種短波車載鞭狀寬帶天線，是在鞭狀天線根部加入由鐵氧體磁環(huán)、電感線圈和電容組成的阻抗變換器、以及由電感、電容和電阻組成的T型匹配網(wǎng)絡(luò)共同組成的天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)；天線體由若干節(jié)變螺距螺旋天線振子和連接器組成，天線體連接在萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)器上，萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)器連接在散熱器上，散熱器固定在車體上。本天線可在3-30MHz全頻段工作，工作時無需天線調(diào)諧器，適于跳頻電臺和自適應(yīng)電臺等新式裝備的應(yīng)用；天線結(jié)構(gòu)可靠，架設(shè)撤收和維護管理方便，可在行進(jìn)間進(jìn)行通信和干擾；水平裝車時具有高仰角輻射功能，可利用近垂直入射原理，克服“靜區(qū)”影響，增大通信范圍。
文檔編號H01Q1/32GK201060925SQ200720149459
公開日2008年5月14日 申請日期2007年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月5日
發(fā)明者劍 王 申請人:劍 王