專利名稱：一種天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電磁波相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于輻射或接收電 磁波的天線。
背景技術(shù)：
電》茲波自發(fā)現(xiàn)以來被廣泛應(yīng)用于人們的日常生活及各專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，通 過在電磁波中加載信號，經(jīng)過信號調(diào)制后實(shí)現(xiàn)信號的遠(yuǎn)程傳輸和控制等，而 被廣泛應(yīng)用于軍事和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，如用于對潛通訊、對空通訊、對海通 訊、導(dǎo)航，用于地下勘探，還可以應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生和生活餐々欠 中。
現(xiàn)有的天線，是由輻射或接收電^f茲波的一個導(dǎo)體或多個導(dǎo)體的組合，可 分為線天線、面天線、喇叭天線、透鏡天線等，如公知的至長波、極長波、 超長波、長波、中波、短波、超短波、微波等天線。在超長波、長波、中波、 短波波段是通過一種金屬裝置如桿、線或線的排列，作為發(fā)射或接收電磁波
的天線；在微波波段，是利用具有一定形狀橫截面和口徑的波導(dǎo)管將微波輸 送到一定形狀和口徑的、很大或相當(dāng)大的面狀天線上。將天線連接到電源上， 通有交變或脈沖電流，利用傳導(dǎo)電流的強(qiáng)度的變化來產(chǎn)生與加速度相關(guān)的電 場，從而輻射不同波長的電磁波。天線在相對靜止的狀態(tài)下即可輻射電》茲波， 但是天線長度必須達(dá)到波長的二分之一或四分之一的長度才能最有效或相當(dāng) 有效地輻射某波長的電磁波，若電磁波波長成千上萬公里，天線的長度應(yīng)是 成百上千公里、至少長度十公里左右。例如，對潛通訊的長波電臺的長波天 線占地幾十公里，機(jī)載長波電臺的長波天線長度約十公里；固定在地面使用 的反隱形短波相控陣?yán)走_(dá)(超地平線雷達(dá))的長度在千米左右。
可見，現(xiàn)有技術(shù)的缺陷在于利用導(dǎo)體中傳導(dǎo)電流強(qiáng)度的變化來輻射不 同波長的電磁波，使得天線所輻射的電磁波的波長與天線的長度有關(guān)，不便 于長波段電磁波的輻射。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種天線，能夠很方便的輻射長波段的電磁波。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為 一種天線，包括轉(zhuǎn) 動軸和連接在所述轉(zhuǎn)動軸上的至少一個帶電體，所述轉(zhuǎn)動軸帶動所述帶電體 轉(zhuǎn)動，以輻射或沖妄收電^茲波。
進(jìn)一步，所述天線還包括至少兩個與所述轉(zhuǎn)動軸固定連接的絕緣體，所 述帶電體固定在任意兩個所述絕緣體之間。
進(jìn)一步，所述絕緣體為絕緣圓盤。 進(jìn)一步，所述帶電體為條形7Jc磁體。
進(jìn)一步，所述天線還包括與所述帶電體電連接的電刷，所述電刷還與電 源電連接。
進(jìn)一步，所述帶電體為平行板電容器或條形軟磁體。
進(jìn)一步，所述帶電體為直螺線管，所述直螺線管纏繞在絕緣支架上，所 述絕緣支架固定在所述任意兩個絕緣體之間。
進(jìn)一步，所述天線還包括與所述帶電體相連接的制冷部件，以降低所述 帶電體的溫度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是
通過利用轉(zhuǎn)動軸帶動連接在轉(zhuǎn)動軸上的帶電體轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生具有渦旋性質(zhì) 的波動電場，從而輻射電磁波，使輻射電磁波的波長不再依賴于天線的長度， 便于長波段電磁波的輻射和長波段電磁波的應(yīng)用。


圖l是本實(shí)用新型天線的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型天線的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖3是本實(shí)用新型一種包含多組旋轉(zhuǎn)部件的天線實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖4是本實(shí)用新型天線的實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的特征及技術(shù)內(nèi)容，請 參閱以下有關(guān)本實(shí)用新型的詳細(xì)說明與附圖，附圖僅提供參考與說明，并非 用來限制本實(shí)用新型。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行描述。 參照圖1,為本實(shí)用新型天線的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
該天線包括轉(zhuǎn)動軸101和固定在轉(zhuǎn)動軸上的具有扇形截面的條形永磁體 102。該永》茲體102可以直接固定在轉(zhuǎn)動軸101上，也可以通過兩個絕緣體固 定在轉(zhuǎn)動軸101上，本實(shí)施例中絕緣體為絕緣圓盤103,即永磁體102固定在 兩個絕緣圓盤103的內(nèi)側(cè)，兩個絕緣圓盤103的外側(cè)連4妄有轉(zhuǎn)動軸101,或兩 個絕緣圓盤103穿套固定在轉(zhuǎn)動軸101上。采用絕緣圓盤103可以更好的固 定永》茲體102,而且還可以預(yù)先在絕緣圓盤103上劃定位置，才艮據(jù)需要添加或 拆卸永磁體102,比直接將永磁體102固定在轉(zhuǎn)動軸101上更便于靈活使用。
永磁體102可以有多個，在本實(shí)施例中兩個絕緣圓盤103內(nèi)側(cè)固定有兩 個永磁體102，兩個永磁體102關(guān)于轉(zhuǎn)動軸101對稱且兩永磁體102產(chǎn)生的磁 場方向相反。同樣，可以將絕緣圓盤103及內(nèi)側(cè)固定的兩個永^茲體102作為 一組旋轉(zhuǎn)部件，整個天線可以包含多組上述旋轉(zhuǎn)部件。最外側(cè)的兩個絕緣圓 盤103與轉(zhuǎn)動軸101固定連4妾。
本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動軸101的半徑選為0.1米，采用絕緣工程塑料或者是電 阻率高的材料制成；永磁體102是截面為扇形的條形柱狀永磁體，該扇形截 面的半徑為0.2米，扇形角度為90度，永》茲體的長度為2米，磁場強(qiáng)度選 為0.5特，采用電阻率高的永磁材料，如鐵氧體永磁材料；絕緣圓盤103可 選用半徑0.4米、厚度0.3米的工程塑料制成。
在該天線工作時，轉(zhuǎn)動軸101帶動絕緣圓盤103及永磁體102以一定的 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，使永J茲體102內(nèi)的安培電流變向變速運(yùn)動從而產(chǎn)生波動電場，向 周圍空間輻射出電磁波；電磁波頻率取決于永磁體102的轉(zhuǎn)速。
該波動電場是由永^磁體內(nèi)的安培電流在做變速運(yùn)動時所產(chǎn)生的具有渦旋 性質(zhì)的動電場，該波動電場的動電場強(qiáng)與運(yùn)動電荷的加速度成正比關(guān)系
5式中，Ea為動電場強(qiáng)，Q為電荷量，a為運(yùn)動電荷的加速度，R為到運(yùn)動 電荷的i 巨離。
因此，本實(shí)施例利用安培電流中電荷的周期性變速運(yùn)動在距運(yùn)動電荷R 米遠(yuǎn)處產(chǎn)生波動電場，從而產(chǎn)生電磁波。
若該天線轉(zhuǎn)動軸101的轉(zhuǎn)速選為每秒20轉(zhuǎn)，則輻射的電^茲波的波長可 達(dá)到1.5萬公里。其中，永磁體102的尺寸和材質(zhì)，以及轉(zhuǎn)動軸101的轉(zhuǎn)速 等可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
由此可見，通過7Jc磁體102內(nèi)安培電流的變向變速運(yùn)動乂人而產(chǎn)生波動電 場，向周圍空間輻射出電^f茲波，爿夂人而^f吏該天線所輻射的電^f茲波的波長與該天 線的長度無關(guān)，采用該天線有限的尺寸，通過調(diào)整轉(zhuǎn)速即可很方便的實(shí)現(xiàn)長 波段電磁波的輻射，也大大節(jié)省了天線的占地面積，擴(kuò)展了天線的種類及實(shí) 用性。
參照圖2，為本實(shí)用新型天線的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
本天線包括轉(zhuǎn)動軸201、絕緣支架202、直螺線管203和電刷204。直螺 線管203纏繞在絕緣支架202上，絕緣支架202與轉(zhuǎn)動軸201可以直接固定 連接，也可以通過絕緣圓盤205固定在轉(zhuǎn)動軸201上，即絕緣支架202固定 在兩個絕緣圓盤205的內(nèi)側(cè)，兩個絕緣圓盤205的外側(cè)連接有轉(zhuǎn)動軸201或 絕緣圓盤205穿套固定在轉(zhuǎn)動軸201上。釆用絕緣圓盤205可以更好的固定 絕緣支架202和直螺線管203，也可以預(yù)先在絕緣圓盤205上劃定位置，根據(jù) 需要添加或拆卸絕緣支架202。電刷204與直螺線管203通過導(dǎo)線電連接，電 刷204還通過導(dǎo)線與電源電連接，電刷可以固定在轉(zhuǎn)動軸201上。
本實(shí)施例中絕緣支架202的形狀與實(shí)施例一中的永磁體形狀類似，也為 截面為扇形的條形柱狀結(jié)構(gòu)，絕緣支架202也可以有多個，在本實(shí)施例中在 兩個絕緣圓盤205內(nèi)側(cè)固定有兩個絕緣支架202,兩個絕緣支架202關(guān)于轉(zhuǎn)動 軸201對稱，同樣，也可以將絕緣圓盤205及內(nèi)側(cè)固定的兩個絕緣支架202 和纏繞在絕緣支架202上的直螺線管203作為一組旋轉(zhuǎn)部件，整個天線可以包含多組上述旋轉(zhuǎn)部件，如圖3所示，最外側(cè)的兩個絕緣圓盤205與轉(zhuǎn)動軸 201固定連接，在本實(shí)施例中采用8組上述部件。上述絕緣支架202上均纏繞 有直螺線管203，各直螺線管203均通過電刷204與電源電連接，也即各直螺 線管203均為扇形閉合回路。
本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動軸201的半徑仍可選為0.1米，轉(zhuǎn)動軸采用絕緣工程塑 料或者是電阻率高的材料制成；絕緣圓盤205可選用半徑0.4米、厚度0.3米 的工程塑料制成；絕緣支架202扇形截面的半徑為0.2米，扇形角度為90度， 絕緣支架202的長為1米，也即各直螺線管203繞成的扇形閉合回路的扇形 半徑為0.2米，扇形角度為90度。
當(dāng)轉(zhuǎn)動軸201帶動絕緣圓盤205和絕緣支架202轉(zhuǎn)動時，直螺線管203 形成的扇形閉合回路也隨之轉(zhuǎn)動，扇形圓弧部分的直螺線管203的導(dǎo)線中所 包含的正負(fù)傳導(dǎo)電荷相對于導(dǎo)線的運(yùn)動速度與機(jī)械轉(zhuǎn)動的線速度疊加，使圓 弧部分的導(dǎo)線中的正負(fù)傳導(dǎo)電荷各自所產(chǎn)生的向心加速度不同，產(chǎn)生與向心 加速度有關(guān)的動電場；因所產(chǎn)生的動電場的方向隨扇形閉合回路的周期性轉(zhuǎn) 動而周期性變化，從而產(chǎn)生波動電場，向周圍空間發(fā)射出電-茲波；電磁波頻 率也即波長，取決于電源的頻率和對稱扇形閉合回路的轉(zhuǎn)速等。
距直螺線管R米遠(yuǎn)處波動電場場強(qiáng)用下式計算
五"=~^-
式中，n代表轉(zhuǎn)動軸201每秒轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，L代表每個扇形的圓弧長度, I代表閉合回路的電流強(qiáng)度；其中，波動電場場強(qiáng)方向與正電荷產(chǎn)生的向心加 速度的方向相同。
若該天線的轉(zhuǎn)動軸201的轉(zhuǎn)速選為每秒20轉(zhuǎn)，帶動8組旋轉(zhuǎn)部件上的 16個繞在絕緣支架202上的直螺線管203轉(zhuǎn)動，直螺線管203采用直徑為2毫 米的高溫漆包鋁線，在每個絕緣支架202上采用平行并列密繞的方式繞10萬 匝，電源通過電刷204為每個直螺線管的電流總強(qiáng)度選為50萬安培~100萬 安培，電源的頻率選為0赫茲(直流電源)，電源的電壓選為0伏~1萬伏， 則該包含8組旋轉(zhuǎn)部件的天線所輻射電,茲波的有效作用距離是1000千米處電 場強(qiáng)度可達(dá)約±25微伏/米， 一萬千米處電場強(qiáng)度約±2.5微伏/米；若選用10個這種天線同步運(yùn)轉(zhuǎn)， 一萬千米處電場強(qiáng)度可達(dá)±25孩i伏/米。由此可以 輻射波長為1.5萬公里的電磁波。若需要加大有效作用距離和加大電場強(qiáng)度， 可以加大直螺線管203的直徑。
若直螺線管203采用超導(dǎo)線材，可將上述每個直螺線管的電流總強(qiáng)度選 為500萬安培~ 1000萬安培，直螺線管203采用直徑為0.5毫米的超導(dǎo)線， 在每個絕緣支架202上釆用平行并列密繞的方式繞6萬匝；則本天線所輻射 電磁波的有效作用距離比上述的常規(guī)導(dǎo)體可增大約10倍。
當(dāng)然，直螺線管203導(dǎo)線的半徑及所用的材質(zhì)、電源的頻率及電流強(qiáng)度、 轉(zhuǎn)動軸201的轉(zhuǎn)速均可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，電源與直螺線管的電連接方式 也可以采用其他方式。
通過直螺線管203與直螺線管內(nèi)傳導(dǎo)電流的相對運(yùn)動和變速運(yùn)動來輻射 電磁波，使所輻射的電磁波的波長與天線的長度無關(guān)，只要改變相關(guān)參數(shù)即 可實(shí)現(xiàn)長波段電磁波的輻射。
本實(shí)施例中的絕緣支架202及纏繞在絕緣支架202上的直螺線管203可 以用具有扇形截面的條形柱狀軟磁體來代替，該軟磁體通過電刷與電源電連 接，由電源為該軟磁體提供勵磁電流，從而在轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動時帶動該軟磁體轉(zhuǎn) 動，從而產(chǎn)生波動電場，輻射電磁波。
由于直螺線管203或軟磁體中通有較高的電流，長時間工作會產(chǎn)生較大 熱量，易產(chǎn)生故障或減少導(dǎo)線的使用壽命，所以優(yōu)選的，本實(shí)施例中還可以 包括制冷部件，該制冷部件可以固定在轉(zhuǎn)動軸上，也可連接在帶電體或絕緣 支架上，可以選用噴霧水冷、強(qiáng)制風(fēng)冷或液氮冷卻等方式降溫，以保持直螺 線管繞組或軟磁體工作時不超出可承受的溫度。
參照圖4，為本實(shí)用新型天線的實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
本天線包括轉(zhuǎn)動軸401、平行板電容器402和電刷403。平行板電容器402 的兩個電招il可以穿套在轉(zhuǎn)動軸401上，也可以兩個電才及板分別固定在絕鍵_ 體上，通過絕》彖體固定連"^妻在該轉(zhuǎn)動軸401上。平4i^反電容器402的兩個電 極板分別連接到電刷403上，并通過電刷403連接到電源，電刷可以固定在
8轉(zhuǎn)動軸401上。本天線也還可以包括制冷部件，可以選用噴霧水冷、強(qiáng)制風(fēng) 冷或液氮冷卻等方式降溫，以保持平行板電容器及導(dǎo)線不超出可承受的溫度。
當(dāng)然，與前述實(shí)施例相類似，本天線中的平行^1電容器402也可以有多 組。在本天線工作時，轉(zhuǎn)動軸401以一定的轉(zhuǎn)速帶動該平行板電容器402轉(zhuǎn) 動，使平行板電容器電極板之間的電荷作變向變速運(yùn)動，從而產(chǎn)生波動電場， 輻射電f茲波。
本實(shí)用新型天線可以用于輻射電磁波，也可以用于接收電磁波，當(dāng)接收 垂直極化波或圓極化波時，轉(zhuǎn)動軸帶動帶電體同步同向轉(zhuǎn)動，可抗干擾，增 強(qiáng)電磁波信號的可靠性和保密性。當(dāng)然對于本實(shí)用新型天線輻射的電磁波也 可以用長接收天線接收，或者采用軟磁棒磁性接收天線，或用軟磁棒排列成 接收天線陣列來接收電磁波。
以上各實(shí)施例中永-茲體、軟磁體、絕緣支架、絕緣體等的形狀并非限定， 可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，如永磁體、軟磁體、絕緣支架的形狀采用長方體， 絕緣體的形狀采用橢圓盤等，各轉(zhuǎn)速、個數(shù)和尺寸值也可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào) 整。各組成部分之間的固定連接可以采用矩形固定柱進(jìn)行固定。
以上所述的本實(shí)用新型實(shí)施方式，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限 定。任何在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等， 均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種天線，其特征在于，包括轉(zhuǎn)動軸和連接在所述轉(zhuǎn)動軸上的至少一個帶電體，所述轉(zhuǎn)動軸帶動所述帶電體轉(zhuǎn)動，以輻射或接收電磁波。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述天線還包括至少兩個 與所述轉(zhuǎn)動軸固定連接的絕緣體，所述帶電體固定在任意兩個所述絕緣體之 間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線，其特征在于，所述絕緣體為絕緣圓盤。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的天線，其特征在于，所述帶電 體為條形永》茲體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的天線，其特征在于，所述天線 還包括與所述帶電體電連"l矣的電刷，所述電刷還與電源電連4^。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線，其特征在于，所述帶電體為平行板電容 器或條形軟磁體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線，其特征在于，所述帶電體為直螺線管， 所述直螺線管纏繞在絕緣支架上，所述絕緣支架固定在所述任意兩個絕緣體 之間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線，其特征在于，所述天線還包括與所述帶 電體相連接的制冷部件，以降低所述帶電體的溫度。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于輻射或接收電磁波的天線，該天線包括轉(zhuǎn)動軸和連接在所述轉(zhuǎn)動軸上的至少一個帶電體，所述轉(zhuǎn)動軸帶動所述帶電體轉(zhuǎn)動，以輻射或接收電磁波。該天線通過利用轉(zhuǎn)動軸帶動連接在轉(zhuǎn)動軸上的帶電體轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生具有渦旋性質(zhì)的波動電場，從而輻射電磁波，使輻射電磁波的波長不再依賴于天線的長度，便于長波段電磁波的輻射和長波段電磁波的應(yīng)用。
文檔編號H01Q7/00GK201369390SQ20092010567
公開日2009年12月23日 申請日期2009年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月9日
發(fā)明者劉新進(jìn) 申請人:劉新進(jìn)