專利名稱：一種高效率甚高頻機載天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及通信領(lǐng)域中的一種高效率甚高頻(VHF)機載天線，特別適用于大 功率應(yīng)用場合的機載天線裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代戰(zhàn)術(shù)保密通信系統(tǒng)中跳擴頻技術(shù)的快速發(fā)展，對通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部件天線的 寬帶化小型化提出了越來越高的要求.然而，單純依靠調(diào)整天線的結(jié)構(gòu)，往往難以同時滿 足上述設(shè)計要求.使用天線寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)結(jié)合天線加載技術(shù)，則是實現(xiàn)或進一步改善天線 寬頻帶特性的一種有效技術(shù)。 現(xiàn)有的加載線天線的幾何結(jié)構(gòu)如圖1所示，加載天線通過特性阻抗為50Q的同軸 線與寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)相連接。加載集總元件為電阻R，電感L和電容C，在設(shè)計中可用一種或 幾種元件的組合來對天線進行加載，一般選取圖1所示的RLC并聯(lián)的加載形式。為進一步 改善天線阻抗的頻率特性，實現(xiàn)寬帶匹配，在天線饋電處加上一個合適的寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)
有的寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)采用"L"型、"r "型或"n"濾波網(wǎng)絡(luò)結(jié)合傳輸線變壓而形成，如圖1所
示，濾波網(wǎng)絡(luò)由電感L1、C1、L2、L3、C2構(gòu)成TI型濾波網(wǎng)絡(luò)，T為傳輸線變壓器。 現(xiàn)有集總加載寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)比較成熟，但其有以下不足 a)現(xiàn)有技術(shù)無論是加載技術(shù)和匹配網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其使用的元器件數(shù)量較多，使得整
個天線系統(tǒng)較復(fù)雜。 b)現(xiàn)有技術(shù)的元件數(shù)量較多，所以降低了整個天線系統(tǒng)的可靠性。 c)現(xiàn)有技術(shù)采用元件多，尤其用到的電容元件較多，使得難以提高整個天線系統(tǒng)
的功率容量，以現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)的天線難以用于實際的通信系統(tǒng)。 d)現(xiàn)有技術(shù)采用的元件較多，故在天線設(shè)計優(yōu)化是需要調(diào)整的參數(shù)就多，難以實 現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計。 e)現(xiàn)有技術(shù)采用的元件多，所以整個天線系統(tǒng)的損耗必然較大，尤其是現(xiàn)有技術(shù) 中傳輸線變壓器的損耗在整個天線匹配網(wǎng)絡(luò)中的損耗最大。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處而提供一
種無電容的集總加載電路和無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)電路，能提高天線功率容量和減小天線損耗
的高效率VHF機載天線，本實用新型還具有應(yīng)用元件數(shù)量少，可靠性高，成本低，結(jié)構(gòu)簡單 等特點。 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它包括上段振子l-l、下段振子l-2、底板4，還 包括由電感L4、電阻R2并聯(lián)連接構(gòu)成的無電容的集總加載電路2 ;由電感L5、 L6、 L7進行 連接構(gòu)成濾波網(wǎng)絡(luò)3-1，濾波網(wǎng)絡(luò)3-1連接傳輸線變壓器3-2構(gòu)成無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)3 ;所 述的上段振子1-1與下段振子l-2之間串接無電容的集總加載電路2，集總加載電路2通 過非金屬盒與上段振子1-1和下段振子1-2固定安裝，下段振子1-2與無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)
33入端連接，無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)3出端A與接收機連接，無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)3通過非金屬盒 與底板4固定安裝。 本實用新型上段振子1-1外表面纏裹碳纖維布加工制成。 本實用新型傳輸線變壓器3-2采用磁芯的導(dǎo)磁率為10至30，阻抗變換比為非整數(shù)
倍關(guān)系，即n.m : l，n及m為自然數(shù)。 本實用新型相比背景技術(shù)具有如下優(yōu)點 1)本實用新型集總加載電路2去掉了加載電容，使天線滿足電壓駐波比的要求， 同時也提高O. 5dB的增益。 2)本實用新型集總加載電路2去掉了加載電容，減少了元件數(shù)量，降低了天線的 成本，提高了天線的可靠性，同時提高了天線的功率容量，為整個天線實現(xiàn)大功率提供了基 礎(chǔ)。 3)本實用新型匹配網(wǎng)絡(luò)3中的濾波網(wǎng)絡(luò)3-1中去掉了電容，增加了天線濾波網(wǎng)絡(luò) 部分的功率容量，大大地提高了整個天線功率容量。同時也減少了元件數(shù)量，提高了天線的 可靠性，降低了整個天線的成本。 4)本實用新型去掉了加載部分和濾波網(wǎng)絡(luò)部分的電容器件，使得整個天線系統(tǒng)的 功率大大提高，不僅可以達到50W，還可以達到100W，甚至200W。而在增加天線的功率容量 的同時，整個天線系統(tǒng)的成本卻基本可以保持不變。

圖1是本實用新型現(xiàn)有技術(shù)集總加載寬帶匹配單極天線結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖2是本實用新型天線結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖3是本實用新型集總加載電路2的電原理圖。 圖4是本實用新型匹配網(wǎng)絡(luò)3的電原理圖。
具體實施方式參照圖2至圖4，本實用新型包括上段振子l-l、下段振子l-2、集總加載電路2、匹 配網(wǎng)絡(luò)3、底板4，圖2是本實用新型天線結(jié)構(gòu)原理示意圖。上段振子1-1和下段振子1-2 作用是發(fā)射或接收電磁波，本實用新型上段振子1-1外表面纏裹碳纖維布加工制成，上段 振子1-1外表面纏裹碳纖維布其作用加強了天線強度、減輕天線重量，實施例上段振子1-1 和下段振子1-2采用鋁合金管加工而成，上段振子外面纏裹CF0300/MTM28碳纖維布，使天 線強度大大提高，同時減輕了天線重量。 本實用新型集總加載電路2由電感L4、電阻R2并聯(lián)連接構(gòu)成，如圖3所示，圖3是 本實用新型集總加載電路2的電原理圖。現(xiàn)有技術(shù)的集總加載技術(shù)一般是電阻R、電感L和 電容C的并聯(lián)形式，這種R、L、C并聯(lián)形式較易滿足天線電壓駐波比的要求，本實用新型把天 線集總加載由R、 L、 C并聯(lián)形式改為R2、 L4并聯(lián)形式，電路中去掉了電容，使天線滿足電壓 駐波比的要求，同時也提高了約0. 5dB的增益。上段振子1-1與下段振子1-2之間串接無 電容的集總加載電路2，集總加載電路2通過非金屬盒與上段振子l-l和下段振子1-2固定 安裝，實施例集總加載電路2中的電阻R2、電感L4采用市售的通用器件制作，把集總加載電 路2的元器件安裝在非金屬盒里，上段振子1-1與下段振子1-2通過法蘭與集總加載電路2的非金屬盒安裝固定及連接。 本實用新型濾波網(wǎng)絡(luò)3-1由電感L5、L6、L7連接構(gòu)成，匹配網(wǎng)絡(luò)3由濾波網(wǎng)絡(luò)3_1 連接傳輸線變壓器3-2構(gòu)成，如圖4所示，圖4是本實用新型匹配網(wǎng)絡(luò)3的電原理圖。本 實用新型濾波網(wǎng)絡(luò)3-1的作用是阻抗虛部匹配，去掉電容后可以提高天線的功率容量和耐 壓。實施例濾波網(wǎng)絡(luò)3-l中的電感L5、L6、L7均采用市售的電感器制作。本實用新型傳輸 線變壓器3-2采用磁芯的導(dǎo)磁率為10至30，阻抗變換比為非整數(shù)倍關(guān)系，即n.m : l，n及 m為自然數(shù)。現(xiàn)有技術(shù)的傳輸線變壓器所采用的磁芯多為導(dǎo)磁率幾百到一千左右的錳鋅鐵 氧體，其缺點為工作頻率低，但是它的阻抗變化比是整數(shù)倍，即n : 1。本實用新型采用導(dǎo)磁 率非常低的磁芯，實施例采用NX020磁芯制作傳輸線變壓器3-2，導(dǎo)磁率為20，傳輸線變壓 器3-2阻抗比為非整數(shù)倍關(guān)系，即2.4 : 1。使用該磁芯制作的傳輸線變壓器的損耗比常規(guī) 傳輸線變壓器低3 5dB。 下段振子l-2與無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)3入端連接，無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)3出端與接收 機連接。無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)3的元器件安裝在非金屬盒中制作，無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)3通過 非金屬盒與底板4固定安裝。本實用新型集總加載電路2和匹配網(wǎng)絡(luò)3采用非金屬分體式 盒體，這樣有利于機械加工，同時是射頻元器件合理連接，滿足電氣要求。底板4作用是便 于天線與載體安裝，實施例底板4采用5毫米后的鋼板制作。 本實用新型簡要工作原理如下 上段振子l-l、下段振子l-2接收或發(fā)射電磁波。集總加載電路2改善天線的阻抗 特性，利于匹配網(wǎng)絡(luò)3的阻抗匹配。匹配網(wǎng)絡(luò)3進行阻抗匹配和信號傳輸，完成信號的發(fā)射 或接收。
權(quán)利要求一種高效率甚高頻機載天線，它包括上段振子(1-1)、下段振子(1-2)、底板(4)，其特征在于還包括由電感L4、電阻R2并聯(lián)連接構(gòu)成的無電容的集總加載電路(2)；由電感L5、L6、L7進行連接構(gòu)成濾波網(wǎng)絡(luò)(3-1)，濾波網(wǎng)絡(luò)(3-1)連接傳輸線變壓器(3-2)構(gòu)成無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)(3)；所述的上段振子(1-1)與下段振子(1-2)之間串接無電容的集總加載電路(2)，集總加載電路(2)通過非金屬盒與上段振子(1-1)和下段振子(1-2)固定安裝，下段振子(1-2)與無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)(3)入端連接，無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)(3)出端A與接收機連接，無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)(3)通過非金屬盒與底板(4)固定安裝。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率甚高頻機載天線，其特征在于上段振子(1-1)外表 面纏裹碳纖維布加工制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率甚高頻機載天線，其特征在于傳輸線變壓器(3-2) 采用磁芯的導(dǎo)磁率為10至30，阻抗變換比為非整數(shù)倍關(guān)系，即n.m : l，n及m為自然數(shù)。
專利摘要本實用新型公開了一種高效率甚高頻機載天線，它涉及通信領(lǐng)域中的一種甚高頻天線。它由振子、無電容的集總加載電路、無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)、底板等部件組成。它在振子中間串接無電容的集總加載電路、無電容的匹配網(wǎng)絡(luò)提高了天線電壓駐波比、天線增益和功率容量，匹配網(wǎng)絡(luò)的傳輸線變壓器采用了導(dǎo)磁率低的磁芯，減少天線的損耗，從而實現(xiàn)了機載天線的大功率和高壓脈沖的使用目的。本實用新型還具有天線應(yīng)用元件數(shù)量少，天線可靠性高，成本低，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。特別適用于大功率應(yīng)用場合的機載天線裝置。
文檔編號H01Q1/28GK201498590SQ20092010457
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者何其洪, 劉國璽, 張廷恒, 耿京朝 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所