一種便于現(xiàn)場(chǎng)安裝的天線及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種便于現(xiàn)場(chǎng)安裝的天線，包括SMA接頭、一段頂部電纜、若干段中部電纜和一段底部電纜，各段電纜長(zhǎng)度均為二分之一介質(zhì)波長(zhǎng)；頂部電纜頂端露出長(zhǎng)度四分之一介質(zhì)波長(zhǎng)的芯線，且內(nèi)外導(dǎo)體短接；第一段中部電纜的一端與頂部電纜的尾端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，另一端與下一段中部電纜的一端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，依次類推；底部電纜一端與最后一段中部電纜的尾端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，另一端連接SMA接頭。本發(fā)明提出的天線可以在復(fù)雜空間環(huán)境中很好安裝，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)容易，成本低廉、重量輕、壽命長(zhǎng)、性能可靠，能有效提高通信質(zhì)量。另外，此天線還可以通過(guò)調(diào)節(jié)天線結(jié)構(gòu)很方便地來(lái)獲取所需要的工作頻率及增益。
【專利說(shuō)明】一種便于現(xiàn)場(chǎng)安裝的天線及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種便于現(xiàn)場(chǎng)安裝的天線及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天線作為無(wú)線電通信的發(fā)射和接收設(shè)備，直接影響電波信號(hào)的質(zhì)量。因而，天線在無(wú)線電通信中占有極其重要的地位。一個(gè)結(jié)構(gòu)合理，性能優(yōu)良的天線系統(tǒng)可以最大限度地降低對(duì)整個(gè)無(wú)線系統(tǒng)的要求，從而可以節(jié)約系統(tǒng)成本，同時(shí)可以提高整個(gè)無(wú)線系統(tǒng)的性能。在無(wú)線通訊中，全向天線發(fā)揮著重要的作用，它廣泛應(yīng)用于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信、廣播、數(shù)據(jù)傳輸、組建無(wú)線擴(kuò)頻網(wǎng)等領(lǐng)域。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，通訊和廣播系統(tǒng)在功能、容量、質(zhì)量和服務(wù)業(yè)務(wù)上不斷地升級(jí)，所以它們對(duì)水平全向天線提出了越來(lái)越高的性能指標(biāo)要求，同時(shí)，天線系統(tǒng)通常工作在復(fù)雜環(huán)境下，電波在空中傳播時(shí)將受到多方面的衰落，信道也受到地形、溫度、濕度等環(huán)境因素的影響。因此，現(xiàn)在常采取高增益全向天線來(lái)改善通信質(zhì)量，在個(gè)人通信中，全向天線廣泛應(yīng)用于基地臺(tái)、車載臺(tái)、終端等場(chǎng)合；在軍事上，雷達(dá)指標(biāo)、敵我識(shí)別等領(lǐng)域，水平全向天線也有廣泛應(yīng)用。
[0003]雖然相對(duì)來(lái)說(shuō)，全向天線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，但一般的天線不能靈活安裝，在遇到空間或環(huán)境外觀受限情況時(shí)顯得尤為不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種便于現(xiàn)場(chǎng)安裝的天線，包括SMA接頭和射頻同軸電纜，所述射頻同軸電纜包括一段頂部電纜、若干段中部電纜和一段底部電纜，各段電纜長(zhǎng)度均為二分之一介質(zhì)波長(zhǎng):頂部電纜頂端露出長(zhǎng)度四分之一介質(zhì)波長(zhǎng)的芯線，且內(nèi)外導(dǎo)體短接；中部電纜，第一段中部電纜的一端與所述頂部電纜的尾端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，另一端與下一段中部電纜的一端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，依次類推；底部電纜，其一端與最后一段中部電纜的尾端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，另一端連接所述SMA接頭。
[0005]進(jìn)一步的，該天線還包括一段并行短接電纜，長(zhǎng)度為四分之一介質(zhì)波長(zhǎng)，其一端與最后一段中部電纜內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，另一端內(nèi)外導(dǎo)體短接并與底端電纜外導(dǎo)體相連。
[0006]進(jìn)一步的，該天線上還包裹有熱縮管。
[0007]進(jìn)一步的，各段電纜相互平行，可以排列在同一平面上，如各段電纜中，下一段均在上一段的同一側(cè)，或左右交互排列，或二者任意組合；各段電纜還可以不全部排列在同一平面上，如各段電纜呈螺旋狀排列。
[0008]優(yōu)選的，射頻同軸電纜可以為柔性電纜，也可以為半鋼性電纜。
[0009]本發(fā)明還提出上述天線的制作方法，該方法包括以下步驟:根據(jù)需求選擇同軸電纜，計(jì)算介質(zhì)波長(zhǎng)；將同軸電纜切割成若干段長(zhǎng)度為二分之一介質(zhì)波長(zhǎng)的電纜段；將一段電纜的一端與SMA接頭相連，作為底部電纜；將另一段電纜的一端露出四分之一介質(zhì)波長(zhǎng)的芯線，并與外導(dǎo)體短接，作為頂部電纜；將其余各段電纜的兩端均露出部分芯線和外導(dǎo)體，作為中部電纜；將頂部電纜的另一端與第一段中部電纜的一端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，第一段中部電纜的另一端與下一段中部電纜的一端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，依次類推，逐一連接各段中部電纜，最后將最后一段中部電纜的底端與底部電纜的另一端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連。
[0010]進(jìn)一步的，該方法還包括將同軸電纜切割成一段長(zhǎng)度為四分之一介質(zhì)波長(zhǎng)的線段作為并行短接電纜，其一端與最后一段中部電纜內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，另一端內(nèi)外導(dǎo)體短接并與底端電纜的外導(dǎo)體相連。
[0011]進(jìn)一步的，該方法還包括使用熱縮管包裹加固電纜之間的連接。
[0012]優(yōu)選的，該方法還包括通過(guò)增加或縮短各電纜段的長(zhǎng)度來(lái)補(bǔ)償天線的頻率偏移；通過(guò)增加或減少中部電纜的數(shù)量提高或降低天線的增益。
[0013]本發(fā)明提出的天線及其制作方法可以在彎曲表面、狹小縫隙等復(fù)雜空間環(huán)境中很好安裝，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)容易，成本低廉、重量輕、壽命長(zhǎng)、性能可靠，能有效提高通信質(zhì)量。另外，此天線還可以通過(guò)調(diào)節(jié)天線結(jié)構(gòu)很方便地來(lái)獲取所需要的工作頻率及增益。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明的天線的頂部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明的天線的底部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]本發(fā)明提出了一種便于現(xiàn)場(chǎng)安裝的天線，該天線攜帶安裝方便，便于與其它設(shè)備連接，其結(jié)構(gòu)主要包括SMA接頭和射頻同軸電纜(可以柔性或半剛性電纜，具體可根據(jù)使用目的而定，柔性電纜制作的天線可以用于復(fù)雜的空間環(huán)境，如果要求天線結(jié)構(gòu)不易彎曲等特征，則可用半鋼電纜制作)。為了加固連接，還可以使用熱縮管對(duì)天線進(jìn)行包裹。射頻同軸電纜包括若干段長(zhǎng)度為二分之一波長(zhǎng)的線段，其中一段的一端與SMA接頭相連作為天線的底端電纜；另一段的一端露出四分之一波長(zhǎng)的芯線并且內(nèi)外導(dǎo)體短接，作為頂部電纜；其余各段作為中部電纜，第一段中部電纜的一端與頂部電纜的尾端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連(交叉相連即第一段中部電纜的內(nèi)導(dǎo)體與頂部電纜的尾端的外導(dǎo)體相連，第一段中部電纜的外導(dǎo)體與頂部電纜的尾端的內(nèi)導(dǎo)體相連)，另一端與下一段中部電纜的一端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，依次類推；最后一端中部電纜的尾端與底部電纜的另一端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連。該天線還可以包括一段長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)的電纜，該段電纜的一端與最后一端中部電纜的內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，另一端內(nèi)外導(dǎo)體短接并與底端電纜外導(dǎo)體相連。上述波長(zhǎng)為同軸電纜中的介質(zhì)波長(zhǎng)。
[0019]上述天線中的各段電纜可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況靈活布置，比如可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)天線安裝空間的阻擋物情況將各段電纜平行的排列在同一個(gè)平面內(nèi)，各段電纜向同一側(cè)錯(cuò)落排列或者左右交互排列等；或者，各段電纜可以不排列在同一平面內(nèi)，比如呈螺旋狀排列等。
[0020]現(xiàn)參照?qǐng)D1來(lái)詳細(xì)介紹天線結(jié)構(gòu)，該圖中的天線，使用了 7段長(zhǎng)度為二分之一波長(zhǎng)的同軸電纜和I段長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)的同軸電纜，我們還可以通過(guò)增加和刪減長(zhǎng)度為二分之一波長(zhǎng)線段的個(gè)數(shù)來(lái)提高和降低增益，每增加一節(jié)電纜段，增益也會(huì)相應(yīng)增加，但增加的幅度會(huì)隨著線段節(jié)數(shù)的增加逐漸降低。在天線的頂部結(jié)構(gòu)中，如圖2，頂端電纜兩端剝?nèi)ヒ欢瓮鈱?dǎo)體露出芯線，其中一端要求露出四分之一波長(zhǎng)的芯線，并且內(nèi)外導(dǎo)體焊接在一起，另一端露出適當(dāng)長(zhǎng)度，方便與相鄰段內(nèi)外導(dǎo)體交叉焊接。在天線的底端結(jié)構(gòu)中，如圖3，電纜9長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)，一端與電纜7內(nèi)外導(dǎo)體交叉焊接，另一端內(nèi)外導(dǎo)體焊接在一起，并與電纜8外導(dǎo)體焊接。其余各段內(nèi)外導(dǎo)體依次交叉焊接，最后用熱縮管包裹加固電纜之間的連接。其中，標(biāo)號(hào)為9的四分之一波長(zhǎng)電纜不僅起到扼制電纜8外導(dǎo)體電流的作用，而且還能有效防止雷擊。
[0021]本發(fā)明提出的天線可根據(jù)不同空間安裝環(huán)境采用不同的電纜制作，包括柔性和半鋼性電纜；鋪設(shè)和攜帶都很方便，為適應(yīng)不同的復(fù)雜空間環(huán)境提供較大便利。
[0022]下面分別以1800MHz和400MHz天線的制作為例，詳細(xì)說(shuō)明發(fā)明提出的制作方法如何實(shí)施。
[0023]首先，同軸電纜的介質(zhì)波長(zhǎng)計(jì)算公式:
[0024]λ g=c/f.Vr
[0025]上式中，c表示光速(3.0*10"8m/s),f表示工作中心頻率,vr表示同軸電纜的額定速比。本實(shí)施例中所用的同軸電纜的額定速比為0.66，從而可以計(jì)算出1800MHz和400MHz所用同軸電纜的波導(dǎo)波長(zhǎng)分別為Ilcm和49.5cm。
[0026]實(shí)施例:工作于1800MHz的全向高增益天線的制作
[0027]針對(duì)上面描述的天線及工作原理，我們分別用半鋼射頻電纜和柔性射頻電纜制作工作于1800MHz的天線。
[0028]1、用半剛性電纜制作，所用電纜型號(hào)為SFT-50-3，根據(jù)上面公式計(jì)算出同軸電纜介質(zhì)波長(zhǎng)，λ g= (3.0*10'10)/ (18*10~8).0.66cm=llcm。對(duì)于各段電纜,每段增加IOmm的余量用來(lái)交叉焊接，所以最終選取射頻電纜的長(zhǎng)度為Xg/2=65mm，各段電纜的兩端均剝?nèi)?_的外導(dǎo)體屏蔽層，露出芯線用于各段電纜之間的內(nèi)外導(dǎo)體交叉焊接，一共制作7段，使用其中一段電纜，將其一端連接SMA接頭，作為底端電纜，以便于與設(shè)備連接。再制作頂部的射頻電纜，長(zhǎng)度為60mm，一端剝?nèi)?7.5mm露出芯線，并把內(nèi)外導(dǎo)體焊接，另一端剝?nèi)?mm露出芯線用于交叉焊接。最后再做一長(zhǎng)為37.5mm的電纜，兩端分別剝?nèi)?mm外導(dǎo)體露出芯線，作為底端射頻電纜段的四分之一并行短路線，起到扼流和防雷擊的作用。經(jīng)過(guò)測(cè)試，在1800MHz有明顯諧振點(diǎn)，回波損耗在-15dB以下，滿足工程要求，測(cè)試增益約為8dB。
[0029]2、用柔性電纜制作，所用電纜型號(hào)為SYV-50-3，由于采用的柔性電纜與半鋼電纜所填介質(zhì)材料相同，即額定速比相同，因此電纜段長(zhǎng)度相同，如果額定速比不同的話，根據(jù)電纜規(guī)格參數(shù)表給出的速比，就可算出同軸線里的介質(zhì)波長(zhǎng)(具體計(jì)算請(qǐng)參考上面公式)，然后按上述方法制作與測(cè)試，結(jié)果與上面相近。
[0030]對(duì)以上兩種天線，如果想加固線段之間的交叉焊接，可以直接在天線外面包裹熱縮管，但測(cè)試發(fā)現(xiàn)諧振頻率點(diǎn)往低頻偏，原因是在外面包裹熱縮管，類似于天線的介質(zhì)加載，這會(huì)增加每段射頻電纜的電長(zhǎng)度，因此頻率偏低。加載不同熱縮管，諧振頻率點(diǎn)的頻偏也不一樣，但消除該頻偏的方法是一樣的，可以通過(guò)增加或縮短各電纜段的長(zhǎng)度來(lái)補(bǔ)償天線的頻率偏移，比如頻率偏低，可以縮短各段電纜的長(zhǎng)度。補(bǔ)償頻偏比較準(zhǔn)確的方法就是找出該頻率點(diǎn)，與1800MHz相比得出比例系數(shù)，原每段電纜長(zhǎng)度乘以該系數(shù)就得出包裹熱縮管后每段電纜長(zhǎng)度，這樣可以消除頻率偏移的情況，通過(guò)測(cè)試也已證明。在本實(shí)驗(yàn)中，頻率往低偏移了 200MHz，則諧振頻率點(diǎn)變?yōu)?600MHz，找出該比例系數(shù)κ =1600/1800=0.89，外面包裹熱縮管后，計(jì)算出二分之一波長(zhǎng)的同軸電纜的長(zhǎng)度為110*0.89/2+10=58.95mm,四分之一波長(zhǎng)的同軸電纜長(zhǎng)度為110*0.89/4+10=34.475mm，按此長(zhǎng)度進(jìn)行制作，可以消除頻率偏移現(xiàn)象。
[0031]工作于400MHz的全向高增益天線的制作方法與1800MHz相同，每段電纜長(zhǎng)度既可以按照天線縮尺原理計(jì)算得出，也可以根據(jù)上面給出的公式計(jì)算得出。
[0032]由上述的實(shí)施例可以看出，在知道天線工作的頻點(diǎn)后，可根據(jù)上面公式算出每段電纜的長(zhǎng)度，從而很方便地制作出工作在其他頻點(diǎn)的天線，擴(kuò)大該類天線的應(yīng)用范圍。
[0033]本發(fā)明提出的天線的制作方法，在天線的制作過(guò)程中可以很方便地通過(guò)改變電纜段的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)工作頻率；還可以在制作過(guò)程中很方便地通過(guò)增加或刪減電纜段個(gè)數(shù)調(diào)節(jié)增益，提高通信質(zhì)量。
[0034]綜上所述，本發(fā)明提出的天線及其制作方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0035]1、在制作過(guò)程中，實(shí)際所需增益及工作頻率可通過(guò)調(diào)整輻射單元的結(jié)構(gòu)及節(jié)數(shù)來(lái)很容易實(shí)現(xiàn)。
[0036]2、攜帶安裝方便，能應(yīng)用于復(fù)雜的空間環(huán)境。
[0037]3、性能可靠，重量輕，成本低，壽命長(zhǎng)，加工容易。
[0038]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)該涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種便于現(xiàn)場(chǎng)安裝的天線，包括SMA接頭和射頻同軸電纜，其特征在于，所述射頻同軸電纜包括一段頂部電纜、若干段中部電纜和一段底部電纜，各段電纜長(zhǎng)度均為二分之一介質(zhì)波長(zhǎng): 1.1所述頂部電纜，其頂端露出長(zhǎng)度四分之一介質(zhì)波長(zhǎng)的芯線，且內(nèi)外導(dǎo)體短接； 1.2所述中部電纜，第一段中部電纜的一端與所述頂部電纜的尾端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，另一端與下一段中部電纜的一端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，依次類推； 1.3所述底部電纜，其一端與最后一段中部電纜的尾端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，另一端連接所述SMA接頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，還包括一段并行短接電纜，長(zhǎng)度為四分之一介質(zhì)波長(zhǎng)，其一端與最后一段中部電纜尾端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，另一端內(nèi)外導(dǎo)體短接并與底端電纜外導(dǎo)體相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天線，其特征在于，該天線上還包裹有熱縮管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的天線之一，其特征在于所述各段電纜相互平行，排列在同一平面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線，其特征在于所述各段電纜，下一段均在上一段的同一偵牝或左右交互排列，或二者任意組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~3所述的天線之一，其特征在于所述各段電纜相互平行，不全部排列在同一平面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線，其特征在于，各段電纜呈螺旋狀排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~3所述的天線之一，其特征在于，所述射頻同軸電纜為柔性電纜或半鋼性電纜。
9.一種如權(quán)利要求1的天線的制作方法，該方法包括以下步驟: 9.1根據(jù)需求選擇同軸電纜，計(jì)算介質(zhì)波長(zhǎng)； 9.2將同軸電纜切割成若干段長(zhǎng)度為二分之一介質(zhì)波長(zhǎng)的電纜段；將一段電纜的一端與SMA接頭相連，作為底部電纜；將另一段電纜的一端露出四分之一介質(zhì)波長(zhǎng)的芯線，并與外導(dǎo)體短接，作為頂部電纜；將其余各段電纜作為中部電纜； 9.3將頂部電纜的另一端與第一段中部電纜的一端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，第一段中部電纜的另一端與下一段中部電纜的一端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，依次類推，逐一連接各段中部電纜，將最后一段中部電纜的底端與底部電纜的另一端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，該方法還包括:將同軸電纜切割成一段長(zhǎng)度為四分之一介質(zhì)波長(zhǎng)的線段作為并行短接電纜，其一端與最后一段中部電纜尾端內(nèi)外導(dǎo)體交叉相連，另一端內(nèi)外導(dǎo)體短接并與底端電纜的外導(dǎo)體相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，該方法還包括使用熱縮管包裹天線以加固電纜之間的連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求9~11所述的方法，其特征在于，該方法還包括通過(guò)增加或縮短各電纜段的長(zhǎng)度來(lái)補(bǔ)償天線的頻率偏移。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述補(bǔ)償天線的頻率偏移包括:找到天線的真實(shí)諧振頻率點(diǎn)，與需求頻點(diǎn)相比得到比例系數(shù)；用原各電纜段的長(zhǎng)度乘以該比例系數(shù)得出補(bǔ)償后的各電纜端的長(zhǎng)度。
14.根據(jù)權(quán)利要求9~11所述的方法，其特征在于，該方法還包括通過(guò)增加或減少中部電纜的數(shù)量提高或降低天線的增益。
15.根據(jù)權(quán)利要求9~11所述的方法，其特征在于，步驟9.1所述同軸電纜為柔性電纜或半鋼性電纜。
16.根據(jù)權(quán)利要求9~11所述的方法，其特征在于，各段電纜相互平行，排列在同一平面上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于,各段電纜中，下一節(jié)在上一節(jié)的同一偵U，或者左右交互排列，或者二者任意組合排列。
18.根據(jù)權(quán)利要求9~11所述的方法，其特征在于，各段電纜相互平行，不全部排列在同一平面上。
19.根據(jù)權(quán) 利要求18所述的方法，其特征在于，各段電纜呈螺旋狀排列。
【文檔編號(hào)】H01Q13/00GK103872434SQ201210551796
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】陳肇雄, 張小軍 申請(qǐng)人:北京信威通信技術(shù)股份有限公司