一種用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電力無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于電力230MHZ無線通 信設(shè)備的小型天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，電力無線通信所采用的技術(shù)主要為GPRS/CDMA、230MHz以及470MHz無線通 信。由于目前無線頻段資源非常緊張，470MHz作為公共開放使用頻段，在頻段內(nèi)存在大量的 其他無線通信信號(hào)，在此頻段內(nèi)的電力無線通信系統(tǒng)容易受到其他無線通信系統(tǒng)的干擾， 造成業(yè)務(wù)通信不能滿足要求。
[0003] 而230MHz頻段為電力負(fù)荷管理專用無線通信頻段，不需要向無線電管理委員會(huì) 申請(qǐng)頻點(diǎn)。230MHz頻段內(nèi)包含40個(gè)授權(quán)頻點(diǎn)，能夠靈活配置開展通信業(yè)務(wù)，并且作為低頻 頻段具有覆蓋范圍遠(yuǎn)的特點(diǎn)。
[0004] 任何無線電設(shè)備都需要用到天線，天線的基本功能是能量轉(zhuǎn)換和電磁波的定向輻 射或接收，天線的性能直接影響到無線電設(shè)備的使用。隨著通訊技術(shù)及軍事領(lǐng)域的發(fā)展，越 來越希望天線具有寬頻帶、寬波束、圓極化的性能。
[0005] 目前電力230MHz微功率無線通信產(chǎn)品，工程安裝大多采用小吸盤邊帶天線或者 外拉式天線，這種天線器械性能上安裝不固定，沒有外保護(hù)很容易彎曲及被破壞，性能上駐 波較大，工作帶寬窄，導(dǎo)致效率很低。
[0006] 螺旋天線具有多方面的寬頻帶特性，無論是方向特性、阻抗特性還是極化特性都 是寬帶的，而且具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、圓極化特性好等優(yōu)點(diǎn)，因而引起了高度重視 并得到了廣泛的應(yīng)用。但是一般的螺旋天線不論是平面螺旋天線還是錐面螺旋天線，在確 定頻帶的情況下，都很難在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)尺寸上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)在體積上的小型化。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中230MHz微功率無線模塊缺乏相應(yīng)配套天線的問題，本實(shí)用 新型提出了一種用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線。
[0008] 本實(shí)用新型所述的用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，包括：
[0009] 由金屬導(dǎo)線繞成的螺旋狀天線、金屬反射板、同軸線，
[0010] 所述同軸線穿過所述金屬反射板與所述螺旋狀天線相連；所述螺旋狀天線由所述 同軸線饋電；
[0011] 所述金屬反射板位于饋電端；所述金屬反射板與所述螺旋狀天線的螺旋軸線垂 直。
[0012] 優(yōu)選的，所述螺旋狀天線的螺旋直徑D與電力230MHz微功率無線通信波長(zhǎng)λ的 比值D/ λ滿足：〇· 25彡D/ λ彡〇· 46。
[0013] 優(yōu)選的，當(dāng)0. 25 < D/ λ < 〇. 46時(shí)，所述螺旋狀天線沿螺旋軸線方向有最大輻射， 并在所述螺旋軸線方向上產(chǎn)生圓極化波。
[0014] 優(yōu)選的，所述螺旋狀天線為圓錐形。
[0015] 優(yōu)選的，所述圓錐形螺旋狀天線的頂點(diǎn)與所述同軸線相連。
[0016] 優(yōu)選的，所述圓錐形螺旋狀天線的底面與所述同軸線相連。
[0017] 優(yōu)選的
^其中，D為螺旋狀天線的直徑，S為螺距。
[0018] 優(yōu)選的，1 = π D+S，L = nS，其中，D為螺旋狀天線的直徑，S為螺距，1為單圈螺 旋的周長(zhǎng)，η為圈數(shù)，L為軸線長(zhǎng)。
[0019] 本實(shí)用新型的用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，將軸向模螺旋天線與 錐面螺旋天線結(jié)合起來，減小了天線尺寸，增加了天線帶寬。螺旋天線以其良好的輻射特 性、小體積、頻帶擴(kuò)展容易實(shí)現(xiàn)的特性成為外置天線的主流。該實(shí)用新型的天線形狀是扁平 特性的，同時(shí)此類天線的設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的靈活性，應(yīng)用會(huì)越來越多。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，易于 安裝。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本實(shí)用新型的用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2是本實(shí)用新型用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線的各參數(shù)關(guān)系示意 圖；
[0022] 圖3是當(dāng)D/ λ < 〇. 18時(shí)，螺旋直徑對(duì)方向圖的影響示意圖；
[0023] 圖4是當(dāng)0. 25彡D/ λ < 〇. 46時(shí)，螺旋直徑對(duì)方向圖的影響示意圖；
[0024] 圖5是當(dāng)D/ λ > 〇. 5時(shí)，螺旋直徑對(duì)方向圖的影響示意圖；
[0025] 圖6是本實(shí)用新型中單圈螺旋瞬時(shí)電流分布的第一示意圖；
[0026] 圖7是本實(shí)用新型中單圈螺旋瞬時(shí)電流分布的第二示意圖；
[0027] 圖8是本實(shí)用新型中單圈螺旋瞬時(shí)電流分布的第三示意圖；
[0028] 圖9是本實(shí)用新型中螺旋狀天線為圓錐形時(shí)，用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小 型天線的第一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖10是本實(shí)用新型中螺旋狀天線為圓錐形時(shí)，用于電力230MHz無線通信設(shè)備的 小型天線的第二結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 結(jié)合附圖在其上標(biāo)記以下附圖標(biāo)記：
[0031] 1-螺旋狀天線，2-金屬反射板，3-同軸線。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的幾個(gè)【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0033] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中230MHz微功率無線模塊缺乏相應(yīng)配套天線的問題，針對(duì)電 力230MHz授權(quán)無線頻段，結(jié)合微功率無線通信模塊信號(hào)發(fā)射指標(biāo)相關(guān)設(shè)計(jì)要求，本實(shí)用新 型提出了一種用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線。
[0034] 如圖1所示，本實(shí)用新型的用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，包括：由金 屬導(dǎo)線繞成的螺旋狀天線1、金屬反射板2、同軸線3,所述同軸線3穿過所述金屬反射板2 與所述螺旋狀天線1相連；所述螺旋狀天線1由所述同軸線3饋電；所述金屬反射板2位于 饋電端；所述金屬反射板2與所述螺旋狀天線1的螺旋軸線垂直。
[0035] 螺旋狀天線1的方向性在很大程度上取決于螺旋的直徑D與微功率無線通信波長(zhǎng) λ的比值D/λ :
[0036] 如圖3所示，當(dāng)D/ λ < 〇. 18時(shí)，螺旋天線在包含螺旋軸線的平面上有8字形方向 圖，在垂直于螺旋軸線的平面上有最大輻射，并在這個(gè)平面得到圓形對(duì)稱的方向圖，這種天 線稱為法向模螺旋天線；
[0037] 如圖4所示，當(dāng)D/λ =0.25~0.46(即一圈螺旋周長(zhǎng)約為一個(gè)波長(zhǎng)）時(shí)，天線沿 軸線方向有最大福射，并在軸線方向產(chǎn)生圓極化波，這種天線稱為軸向模螺旋天線；
[0038] 如圖5所示，當(dāng)D/ λ進(jìn)一步增大時(shí)，最大輻射方向偏離軸線方向。
[0039] 本實(shí)用新型采用軸向模螺旋天線D/ λ = 〇. 25~0. 46,如圖2所示，D為螺旋狀 天線的直徑，S為螺距，1為單圈螺旋的周長(zhǎng)，η為圈數(shù)，α為升角，L為軸線長(zhǎng)，它們的關(guān)系 是：
⑴
[0041] I = Ji D+S L = nS (2)
[0042] tg(即tan)為正切函數(shù)符號(hào)，a = 0的螺旋為平面上的單圈螺旋，取周長(zhǎng)近似等 于一個(gè)波長(zhǎng)，并假定天線上運(yùn)載行波電流。在某一瞬時(shí)線上是正弦電流分布，如圖8所示。 如圖7所示，在和X與y軸對(duì)稱的任意四點(diǎn)A、B、C、D，電流存在下列關(guān)系：
[0043] Ixa= _I XB
[0044] Ixc= _I XD ⑶
[0045] 這些電流的方向相反，它們的作用彼此抵消，所以在ζ軸方向只有電場(chǎng)Ey分量起 作用。如圖6所示，繞圈運(yùn)載的是行波，電流沿線圈的分布將繞ζ軸旋轉(zhuǎn)。因此，在ζ軸方 向的電場(chǎng)Ey也繞ζ軸旋轉(zhuǎn)，于是在軸向產(chǎn)生圓極化波，并有最大福射，故稱為軸向模福射。 該天線具有圓極化輻射的特點(diǎn)，它的頻帶很寬，在1:1. 7通頻帶內(nèi)方向圖變化不大，而且天 線的輸入阻抗幾乎恒定，約為140歐。朝輻射方向看，螺旋右繞產(chǎn)生右旋波，左繞產(chǎn)生左旋 波。
[0046] 優(yōu)選的，為了進(jìn)一步展寬頻帶，可將螺旋天線做成圓錐形（圖9、圖10)，如圖9和 圖10所示，本實(shí)用新型實(shí)施例中螺距S為3cm，第一圈直徑Dl為32cm，第二圈直徑D2為 28cm，第三圈直徑D3為24cm，可滿足230M電力寬帶微功率傳輸。如圖9所示，所述圓錐形 螺旋狀天線的底面與所述同軸線相連；如圖10所示，所述圓錐形螺旋狀天線的頂點(diǎn)與所述 同軸線相連。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，螺距S和螺旋狀天線每一圈的直徑D可根據(jù)實(shí)際 需求自行設(shè)置。
[0047] 本實(shí)用新型的用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，將軸向模螺旋天線與 錐面螺旋天線結(jié)合起來，減小了天線尺寸，增加了天線帶寬。螺旋天線以其良好的輻射特 性、小體積、頻帶擴(kuò)展容易實(shí)現(xiàn)的特性成為外置天線的主流。該實(shí)用新型的天線形狀是扁平 特性的，同時(shí)此類天線的設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的靈活性，應(yīng)用會(huì)越來越多。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，易于 安裝。
[0048] 以上公開的僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是，本實(shí)用新型并非局限于此， 任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，其特征在于，包括： 由金屬導(dǎo)線繞成的螺旋狀天線、金屬反射板、同軸線， 所述同軸線穿過所述金屬反射板與所述螺旋狀天線相連；所述螺旋狀天線由所述同軸 線饋電； 所述金屬反射板位于饋電端；所述金屬反射板與所述螺旋狀天線的螺旋軸線垂直。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，其特征在于， 所述螺旋狀天線的螺旋直徑D與電力230MHz微功率無線通信波長(zhǎng)A的比值D/A滿足： 0? 25 彡D/X彡 〇? 46。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，其特征在于，當(dāng) 0. 25 <D/A< 〇. 46時(shí)，所述螺旋狀天線沿螺旋軸線方向有最大輻射，并在所述螺旋軸線方 向上產(chǎn)生圓極化波。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，其特 征在于，所述螺旋狀天線為圓錐形。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，其特征在于，所 述圓錐形螺旋狀天線的頂點(diǎn)與所述同軸線相連。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，其特征在于，所 述圓錐形螺旋狀天線的底面與所述同軸線相連。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，其特 征在于，夂=炸_1 ^ >其中，D為螺旋狀天線的直徑，S為螺距。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，其特 征在于，1 =JrD+S，L=nS，其中，D為螺旋狀天線的直徑，S為螺距，1為單圈螺旋的周長(zhǎng)， n為圈數(shù)，L為軸線長(zhǎng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，包括：由金屬導(dǎo)線繞成的螺旋狀天線、金屬反射板、同軸線，所述同軸線穿過所述金屬反射板與所述螺旋狀天線相連；所述螺旋狀天線由所述同軸線饋電；所述金屬反射板位于饋電端；所述金屬反射板與所述螺旋狀天線的螺旋軸線垂直。本實(shí)用新型的用于電力230MHz無線通信設(shè)備的小型天線，將軸向模螺旋天線與錐面螺旋天線結(jié)合起來，減小了天線尺寸,增加了天線帶寬。螺旋天線以其良好的輻射特性、小體積、頻帶擴(kuò)展容易實(shí)現(xiàn)的特性成為外置天線的主流。該實(shí)用新型的天線形狀是扁平特性的，同時(shí)此類天線的設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的靈活性，應(yīng)用會(huì)越來越多。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，易于安裝。
【IPC分類】H01Q1/36, H01Q1/50, H01Q19/10
【公開號(hào)】CN204809388
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520643424
【發(fā)明人】宋彥斌, 周紅峰, 趙羨龍
【申請(qǐng)人】北京智芯微電子科技有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年8月24日