Vhf波段與x波段復(fù)合天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種VHF與X雙波段復(fù)合的天線，可用于大型艦船或其他較大載體的天線。
【背景技術(shù)】
[0002]在短波通信過程中，通常希望通信用天線能夠在水平面內(nèi)形成一個全向的方向圖，較為常見的通信天線形式有半波陣子天線和帶地面反射板的單極子天線等，而帶地面反射板的單極子天線可以看作是特殊的半波陣子天線。半波陣子天線的工作原理如圖1所示，信號源通過高頻接頭對半波陣子的兩臂饋以等幅反相的高頻電流，高頻電流通過半波陣子的兩臂形成有效輻射得到遠(yuǎn)場方向圖。
[0003]在某些通信天線的安裝架設(shè)過程當(dāng)中要求整個安裝和驅(qū)動系統(tǒng)具有較高的可靠性、較小的架設(shè)空間以及多個高架系統(tǒng)之間不存在相互影響。這就要求通信天線與其它一個或者多個天線進(jìn)行復(fù)合。現(xiàn)階段通信天線與其它天線進(jìn)行復(fù)合主要有物理上的復(fù)合和電氣上的復(fù)合兩種，物理上的復(fù)合是將通信天線與被復(fù)合天線固定在同一個安裝固定設(shè)備的不同高度上，通過高度上的區(qū)分將通信天線與其它天線之間的影響降到最小，因而此種結(jié)構(gòu)上較為復(fù)雜。電氣上的復(fù)合是在多個工作頻段上設(shè)計均能夠工作的雙頻段或者多頻段天線，此方法使用一個射頻接頭對天線饋電，通過天線內(nèi)部復(fù)雜的饋電電路實現(xiàn)天線的雙頻或者多頻工作，但是此種天線的工作頻率一般只限制在倍頻附近，不能用于工作在相差較遠(yuǎn)的兩個頻率的天線之間的復(fù)合，通常這種情況下多頻段之間的饋線或天線本體會產(chǎn)生較強(qiáng)的相互影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出一種VHF波段與X波段復(fù)合天線，以擴(kuò)展天線的工作頻率，同時滿足通信系統(tǒng)和火控系統(tǒng)的需求，避免兩個系統(tǒng)的天線互相影響。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)思路是:利用X波段天線以及X波段天線支撐結(jié)構(gòu)和伺服機(jī)構(gòu)設(shè)計VHF波段天線，形成X與VHF雙波段復(fù)合天線。
[0006]根據(jù)上述思路，本發(fā)明包括:X波段天線、支撐結(jié)構(gòu)和伺服機(jī)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)固定在X波段天線與伺服機(jī)構(gòu)之間，其特征在于:
[0007]支撐結(jié)構(gòu)中添加有介質(zhì)材料并固定有高頻接頭，該高頻插頭的外殼與伺服機(jī)構(gòu)連接，內(nèi)芯與X波段天線相連，該介質(zhì)材料將X波段天線與伺服機(jī)構(gòu)從電氣上分成上下兩部分，使X波段天線與伺服機(jī)構(gòu)分別形成VHF波段天線的上下兩臂。
[0008]上所述VHF波段與X波段復(fù)合天線，其特征在于:伺服機(jī)構(gòu)外添加有扼流套，用于限制電流在伺服機(jī)構(gòu)上的流動狀態(tài)。
[0009]上述VHF波段與X波段復(fù)合天線，其特征在于:伺服機(jī)構(gòu)的高度:h > λ/10，λ為工作波長。
[0010]上述VHF波段與X波段復(fù)合天線，其特征在于:扼流套的長度為:1 = (1+0.225/(In (2 JT / λ *a))) * λ /4，
[0011]式中，λ為工作波長，a為扼流套的半徑，b<a<b+X/10，b為伺服機(jī)構(gòu)的半徑。
[0012]上述VHF波段與X波段復(fù)合天線，其特征在于:介質(zhì)材料選用介電常數(shù)在2?6之間的耐磨材料。
[0013]上述VHF波段與X波段復(fù)合天線，其特征在于:支撐結(jié)構(gòu)的采用圓柱體結(jié)構(gòu)，其半徑c的取值為:λ /10 < c < λ /4，λ為工作波長。
[0014]上述VHF波段與X波段復(fù)合天線，其特征在于X波段天線、支撐結(jié)構(gòu)和伺服機(jī)構(gòu)的外殼均米用金屬。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
[0016]1.結(jié)構(gòu)簡單。本發(fā)明不需要重新設(shè)計復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，只是對原天線系統(tǒng)進(jìn)行簡單的電氣分離，在基本不增加結(jié)構(gòu)件的情況下利用X波段天線及其附屬部件就可實現(xiàn)VHF天線功能。
[0017]2.性能可靠。本發(fā)明的復(fù)合形式由于是借助于X波段的外形及其附屬部件實現(xiàn)VHF波段，兩個頻段沒有共同的饋電裝置或共用天線本體部分，即兩個波段沒有共同的信號通道，因而這種復(fù)合天線的兩個頻段互不影響，也就是說VHF波段的實現(xiàn)完全不影響X波段的天線性能。
[0018]3.可靠性高，本發(fā)明基本上沒有增加額外的結(jié)構(gòu)件，因此復(fù)合以后的天線可靠性與X波段天線可靠性基本持平，并且省去額外設(shè)計VHF天線所帶來的可靠性問題，隱形的消除了 VHF天線所必須的支撐架等影響。
[0019]4.空間利用率高，本發(fā)明將VHF波段天線和X波段天線復(fù)合在一起，節(jié)省了空間。
[0020]5.成本低。本發(fā)明將VHF波段天線和X波段天線復(fù)合在一起后共用一套支撐和傳動裝置，在原天線基礎(chǔ)上簡單改造即形成雙波段天線，大大降低了成本。
【附圖說明】
[0021]圖1現(xiàn)有VHF波段天線原理圖；
[0022]圖2是本發(fā)明VHF波段和X波段復(fù)合天線結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖3是本發(fā)明的VHF波段天線饋電結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖4VHF波段天線不加扼流套時的輻射方向圖。
[0025]圖5VHF波段天線加扼流套時的輻射方向圖。
[0026]圖6VHF波段天線與X波段天線在VHF波段的隔離度曲線圖。
[0027]圖中，1-普通半波陣子的輻射臂，2—射頻信號源，3-VHF波段天線饋電結(jié)構(gòu)圖，4—X波段天線，5—介質(zhì)材料，6—為扼流套，7—X波段天線支撐裝置，8—VHF波段天線射頻接頭，9—VHF波段天線射頻接頭內(nèi)芯。
【具體實施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0029]一.技術(shù)原理
[0030]參照圖1，理論上的半波陣子天線包括兩個臂和一個饋電裝置，通過饋電裝置使其兩個臂上形成幅度相等、相位相反的電場分布。如圖1所示的兩個圓柱形物體I和高頻接頭2，兩個圓柱形分別構(gòu)成天線輻射體的兩個臂，高頻接頭為饋電裝置，其外殼和內(nèi)芯分別與輻射體的兩個臂相連，高頻信號從高頻接頭2灌入，在圓柱形物體I中的兩臂形成幅度相等、相位相反的電場分布。
[0031]基于以上半波振子天線的原理，本發(fā)明用X波段天線與其伺服機(jī)構(gòu)分別做為半波振子天線的兩臂，在X波段天線支撐裝置中加入高頻接頭，芯分別與X波段天線和伺服機(jī)構(gòu)相連，這樣就實現(xiàn)了一個VHF波段的半波振子天線。
[0032]二.天線結(jié)構(gòu)
[0033]參照圖2，本發(fā)明的VHF波段和X波段復(fù)合天線，包括X波段天線、X波段天線支撐結(jié)構(gòu)、伺服機(jī)構(gòu)、介質(zhì)材料、高頻接頭以及扼流套。X波段天線根據(jù)需要自行設(shè)計，下面詳細(xì)介紹VHF波段天線形成過程:
[0034]步驟IVHF波段天線上半部分
[0035]將介質(zhì)材料的外形做成帶裙邊的空心環(huán)形或圓柱形或其他中空帶裙邊的形狀，具體形狀應(yīng)能嵌套在X波段天線支撐裝置中間；裙邊應(yīng)介于X波段天線與X波段天線支撐裝置中間，并能達(dá)到隔斷X波段天線與X波段天線支撐裝置之間直流電的目的；介質(zhì)材料的硬度和厚度應(yīng)能達(dá)到支撐X波段天線重量或其他要求的目的；介質(zhì)材料與X波段天線支撐裝置應(yīng)機(jī)械良好裝配；
[0036]將X波段天線支撐裝置與介質(zhì)材料連接后，將高頻接頭與介質(zhì)材料或X波段天線支撐裝置機(jī)械牢固裝配，由于高頻接頭外殼與X波段天線支撐裝置需要電氣上的連接關(guān)系，此處可在裝配的地方將介質(zhì)材料打孔或挖去一部分，直接將高頻接頭外殼與X波段天線支撐裝置連接或用導(dǎo)體連接(注意高頻接頭內(nèi)芯不要連到外殼或?qū)Ь€上)；利用導(dǎo)線(不局限于導(dǎo)線，任何導(dǎo)體都可以)將高頻頭內(nèi)芯延伸出來并連接到X波段天線；
[0037]將X波段天線機(jī)械裝配到X波段天線支撐裝置上，這樣形成了 VHF波段天線的上半部分。
[0038]步驟2形成VHF波段天線下半部分
[0039]將X波段天線支撐裝置與伺服機(jī)構(gòu)機(jī)械連接則形成形成VHF波段天線下半部分，此處注意一定要保證良好的電氣上的連接，必要時可用三用表檢測連接情況。
[0040]步驟3伺服部分扼流套的加裝
[0041]對稱陣子為典型的諧振天線，一般情況下，上述步驟形成的天線性能都會有這樣那樣的缺陷，所以在工程上都需要加上一個扼流套。
[0042]由于扼流套是金屬的，加在X波段天線一側(cè)時可能影響X波段天線的工作情況，所以本發(fā)明選擇加在伺服機(jī)構(gòu)外測，調(diào)整扼流套的長度為
[0043]I = (1+0.225/ (In (2 π / λ *a))) * λ /4
[0044]式中，λ為工作波長，a為伺服機(jī)構(gòu)的半徑，可以使VHF波段對稱陣子在對應(yīng)的頻率的得到較好的輻射特性。
[0045]扼流套應(yīng)該為圓形或圓柱形，套在伺服機(jī)構(gòu)外圍，扼流套與伺服機(jī)構(gòu)之間可填充必要的介質(zhì)。
[0046]三.天線的性能結(jié)果
[0047]VHF波段天線不加扼流套和加扼流套的增益方向圖對比，參見圖4和圖5，圖中可看出增益明顯增大，方向圖的不圓度明顯減小。
[0048]VHF波段天線與X波段天線在VHF波段的隔離度情況，參見圖6所示，圖中仿真隔離度曲線顯示隔離度明顯大于70dB。其中，縱坐標(biāo)標(biāo)示幅度，橫坐標(biāo)標(biāo)示頻率。
【主權(quán)項】
1.VHF波段與X波段復(fù)合天線，包括X波段天線(4)、支撐結(jié)構(gòu)(5)和伺服機(jī)構(gòu)(7)，支撐結(jié)構(gòu)(5)固定在X波段天線(4)與伺服機(jī)構(gòu)(7)之間，其特征在于: 支撐結(jié)構(gòu)(5)中添加有介質(zhì)材料(3)并固定有高頻接頭(8)，該高頻插頭(8)的外殼與伺服機(jī)構(gòu)(7)連接，內(nèi)芯與X波段天線⑷相連，該介質(zhì)材料(3)將X波段天線⑷與伺服機(jī)構(gòu)(7)從電氣上分成上下兩部分，使X波段天線⑷與伺服機(jī)構(gòu)(7)分別形成VHF波段天線的上下兩臂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VHF波段與X波段復(fù)合天線，其特征在于:伺服機(jī)構(gòu)(7)外添加有扼流套￠)，用于限制電流在伺服機(jī)構(gòu)(7)上的流動狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VHF波段與X波段復(fù)合天線，其特征在于:伺服機(jī)構(gòu)(7)的高度:h > λ/10，λ為工作波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的VHF波段與X波段復(fù)合天線，其特征在于:扼流套￠)的長度為:I = (1+0.225/(In(2 π/λ *a)))* λ/4， 式中，λ為工作波長，a為扼流套(6)的半徑，b<a<b+λ/10，b為伺服機(jī)構(gòu)(7)的半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VHF波段與X波段復(fù)合天線，其特征在于:介質(zhì)材料(3)選用介電常數(shù)在2?6之間的耐磨材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VHF波段與X波段復(fù)合天線，其特征在于:支撐結(jié)構(gòu)(5)的采用圓柱體結(jié)構(gòu)，其半徑c的取值為:A/10<c< λ/4，λ為工作波長。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6所述的任意之VHF波段與X波段復(fù)合天線，其特征在于X波段天線(4)、支撐結(jié)構(gòu)(5)和伺服機(jī)構(gòu)(7)的外殼均采用金屬。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有結(jié)構(gòu)復(fù)用的天線系統(tǒng)，主要解決VHF波段天線和X波段天線復(fù)合的問題，其步驟是：1)設(shè)計X波段天線以及X波段天線支撐裝置；2)在已經(jīng)完成設(shè)計的X波段天線以及X波段天線支撐裝置中選擇合適的斷點，用于VHF頻段天線饋電；3)根據(jù)X波段天線支撐裝置優(yōu)化VHF頻段天線；4)添加VHF頻段天線饋電裝置的保護(hù)措施，使VHF天線在惡劣環(huán)境下正常工作；5)本發(fā)明是利用X波段天線的結(jié)構(gòu)件形成VHF波段天線，在基本不增加結(jié)構(gòu)件的情況下實現(xiàn)了X波段天線和VHF波段天線復(fù)合。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，成本低，空間利用率高的優(yōu)點，可廣泛用于通訊及火控系統(tǒng)。
【IPC分類】H01Q5-20, H01Q1-44, H01Q1-50, H01Q1-12
【公開號】CN104617387
【申請?zhí)枴緾N201510088126
【發(fā)明人】陳曉峰, 張楊, 周磊
【申請人】陜西長嶺電子科技有限責(zé)任公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月16日