短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于“天線技術(shù)”領(lǐng)域，涉及一種車(chē)載短波通信天線，包括天線基架、矩形金屬環(huán)、陶瓷真空可變電容、伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)，以及步進(jìn)電機(jī)、絕對(duì)值編碼器、控制電路。本發(fā)明所公布的短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線的主要優(yōu)點(diǎn)在于阻抗匹配與天線一體化設(shè)計(jì)，天線饋電效率高，工作頻率范圍寬，外輪廓低；同等尺寸條件下，該諧振環(huán)天線具有比匹配類天線高得多的輻射效率。本發(fā)明提供的天線具有近垂直入射的能力，可有效解決短波通信盲區(qū)的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于“天線技術(shù)”領(lǐng)域，涉及一種車(chē)載短波通信天線。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)短波車(chē)載天線多為鞭天線，鞭天線由于其方向圖的限制，實(shí)際使用中不可避免的出現(xiàn)通信盲區(qū)。目前解決這一問(wèn)題的方法主要有三種:一是加大電臺(tái)發(fā)射功率，增大地波傳輸距離，從而減小短波通信盲區(qū)的范圍；二是給鞭天線增加倒伏裝置，提高天線輻射仰角，拉近天波第一跳落地點(diǎn)的距離，也可以減小短波通信盲區(qū)；三是利用近垂直入射原理，將原本垂直或傾斜的鞭天線彎曲使得末端接地，形成一個(gè)環(huán)形的回路，從而使天線具備高仰角輻射能力，消除理論上的通信盲區(qū)。
[0003]上述三種方法都能在一定程度上改善盲區(qū)通信效果，但都存在一些明顯的缺點(diǎn)。第一種方法加大電臺(tái)發(fā)射功率，對(duì)地波傳輸距離的提升效果有限，而且會(huì)因地質(zhì)條件的不同導(dǎo)致通信效果差別較大；第二種方法通信時(shí)天線處于倒伏狀態(tài)，車(chē)輛快速行進(jìn)時(shí)會(huì)引起天線的劇烈晃動(dòng)，導(dǎo)致通信質(zhì)量不穩(wěn)定，很難實(shí)現(xiàn)短波“動(dòng)中通”的效果；第三種方法將鞭天線彎曲末端接地，使天線具有近垂直入射的能力，但其本質(zhì)上仍屬于匹配類天線，同等尺寸條件下，由于匹配網(wǎng)絡(luò)的耗能和輻射體電流分布不均勻，會(huì)導(dǎo)致匹配類天線的輻射效率較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)【背景技術(shù)】涉及的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，該天線根據(jù)“LC串聯(lián)諧振原理”設(shè)計(jì)，具有輪廓低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，該天線不僅具有近垂直入射能力，還具有較高的輻射效率，可有效解決車(chē)載短波天線通信盲區(qū)的問(wèn)題，并顯著提升O?500公里范圍內(nèi)行進(jìn)間的短波通信質(zhì)量。
[0005]本發(fā)明提出的一種短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，包括天線基架、矩形金屬環(huán)、陶瓷真空可變電容、伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)，以及步進(jìn)電機(jī)、絕對(duì)值編碼器、控制電路。
[0006]天線基架采用金屬材質(zhì)制作，由鋁管焊接成矩形框，外觀似行李架，為天線的其它部分提供固定和支撐作用。矩形金屬環(huán)為一邊開(kāi)放的半環(huán)形結(jié)構(gòu)，矩形金屬環(huán)的一端通過(guò)軸承固定于天線基架的一側(cè)，矩形金屬環(huán)的另一端經(jīng)絕緣棒和軸承固定于天線基架的另一偵U。矩形金屬環(huán)連接絕緣棒的一端再經(jīng)軟銅帶連接真空可變電容的一端，真空可變電容的另一端接天線基架。這樣天線整體就形成了 LC串聯(lián)諧振回路，矩形金屬環(huán)既是諧振回路的電感部分，也是整個(gè)天線的輻射部分。伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)是一個(gè)“ Γ ”形鋁帶，鋁帶的一端固定于矩形金屬環(huán)接天線基架的部分，鋁帶的另一端經(jīng)軟銅帶接控制電路盒射頻輸出端?？刂齐娐泛械妮斎攵私与娕_(tái)射頻電纜的輸出端。步進(jìn)電機(jī)和絕對(duì)值編碼器與真空可變電容固定于同一個(gè)金屬盒內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)在控制電路的驅(qū)動(dòng)下改變真空可變電容的容值大小，絕對(duì)值編碼器用于記錄真空可變電容的位置。
[0007]控制電路主要由頻率檢測(cè)模塊、電壓駐波比檢測(cè)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊，以及微處理器模塊組成。電臺(tái)發(fā)出的射頻信號(hào)進(jìn)入控制電路，電路實(shí)時(shí)檢測(cè)輸入信號(hào)的頻率和輸入電壓駐波比，微處理器根據(jù)頻率和電壓駐波比以及絕對(duì)值編碼器反饋的數(shù)值，控制步進(jìn)電機(jī)按程序設(shè)定的方向旋轉(zhuǎn)，改變真空可變電容的容值，使天線諧振于電臺(tái)工作頻率。在控制電路的作用下，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)真空可變電容從開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)至停止轉(zhuǎn)動(dòng)，視為一次調(diào)諧，調(diào)諧后天線處于諧振狀態(tài)即視為調(diào)諧成功。調(diào)諧成功后，天線進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是:
前述的短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，其中所述的伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)與真空可變電容分別置于矩形開(kāi)口金屬環(huán)的兩端，要求電臺(tái)饋電端遠(yuǎn)離電容端，使矩形金屬環(huán)上的電流分布更加均勻，進(jìn)而提高天線的輻射效率。
[0009]前述的短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，其中所述的伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)為“ Γ ”型鋁片，起到耦合饋電和阻抗匹配的作用，具有很高的饋電效率，能在較寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
[0010]前述的短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，其中所述的控制電路盒，其內(nèi)部無(wú)任何用于阻抗匹配的加載電容或加載電感，控制電路盒上同軸線接口的內(nèi)導(dǎo)體直接通過(guò)一段導(dǎo)線連接伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)，沒(méi)有串聯(lián)或并聯(lián)任何電感或電容。
[0011]前述的短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，其中所述的可變電容為陶瓷真空可變電容，具有較高的耐壓值，工作電壓不小于7.5KV。
[0012]前述的短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，其中所述的天線諧振頻率由矩形金屬環(huán)尺寸和真空可變電容容值范圍決定。矩形金屬環(huán)尺寸確定之后，天線諧振頻率范圍由所選真空可變電容容值范圍決定。優(yōu)選地，矩形金屬環(huán)長(zhǎng)度確定為2米，選用真空可變電容容值范圍為10?1500pF，天線諧振頻率范圍(即天線工作頻率范圍)包含3?15MHz。
[0013]總之，本發(fā)明的短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線的主要優(yōu)點(diǎn)在于阻抗匹配與天線一體化設(shè)計(jì)，外輪廓低，天線饋電效率高，工作頻率范圍寬；同等尺寸條件下，該諧振環(huán)天線具有比匹配類天線高得多的輻射效率。本發(fā)明提供的天線具有近垂直入射的能力，可有效解決短波通信盲區(qū)的問(wèn)題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖為本發(fā)明提出的一種短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]本實(shí)施例是一種短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，如附圖示，本實(shí)施例中的天線包括天線基架1、矩形金屬環(huán)2、玻璃鋼絕緣棒3、電容固定金屬盒4、伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)5、控制電路金屬盒6、陶瓷真空可變電容7、步進(jìn)電機(jī)8、絕對(duì)值編碼器9、控制信號(hào)電纜10、同軸線接口 11組成。
[0016]天線基架I為金屬結(jié)構(gòu)，起到固定與連接天線其它結(jié)構(gòu)的作用。矩形金屬環(huán)2由垂直桿2A、水平桿2B、垂直桿2C，以及倒L形鋁帶2D組成，垂直桿2A的一端與天線基架I的一端連接，垂直桿2C與天線基架I的另一端用玻璃鋼絕緣棒3連接。倒L形鋁帶2D與陶瓷真空可變電容7的一端用軟銅帶連接，真空電容7的另一端與電容固定金屬盒4連接，電容固定金屬盒4與天線基架I連接。天線基架1、矩形金屬環(huán)2、真空可變電容7形成LC串聯(lián)諧振回路，其中電感為矩形金屬環(huán)2和天線基架I組成的環(huán)形回路。
[0017]陶瓷真空電容7與步進(jìn)電機(jī)8和絕對(duì)值編碼器9之間用傳動(dòng)皮帶連接。步進(jìn)電機(jī)8、絕對(duì)值編碼器9、陶瓷真空電容7均安裝在電容固定金屬盒4內(nèi)部。步進(jìn)電機(jī)8和絕對(duì)值編碼器9經(jīng)控制信號(hào)電纜10連接至控制電路金屬盒6內(nèi)部的控制電路?？刂齐娐钒⑻幚砥骱拖嚓P(guān)電路模塊及程序，微處理器通過(guò)駐波比檢測(cè)電路反饋的輸入電壓駐波比及絕對(duì)值編碼器9反饋的電容位置數(shù)據(jù)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)8的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而改變電容容值，使天線在不同頻率上諧振。
[0018]同軸線接口 11接電臺(tái)射頻信號(hào)輸出電纜，同軸線接口 11的外導(dǎo)體與控制電路金屬盒連接導(dǎo)通。在控制電路金屬盒6的內(nèi)部，同軸線接口 11的內(nèi)導(dǎo)體穿過(guò)駐波比檢測(cè)電路的磁環(huán)，并在控制電路金屬盒6的中部經(jīng)過(guò)銅柱和軟銅帶與伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)5連接。
[0019]當(dāng)電臺(tái)發(fā)出的射頻信號(hào)經(jīng)同軸線接口 11、控制電路金屬盒6和伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)5，進(jìn)入由天線基架1、矩形金屬環(huán)2、真空可變電容7組成的LC諧振回路，控制電路金屬盒6內(nèi)部的駐波比檢測(cè)電路檢測(cè)輸入電壓駐波比。微處理電路根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序和電壓駐波比、絕對(duì)值編碼器9反饋的數(shù)據(jù)，經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制步進(jìn)電機(jī)8的運(yùn)轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)8帶動(dòng)真空可變電容7轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變LC串聯(lián)諧振回路的電容容值大小，進(jìn)而改變諧振回路(天線)的諧振頻率，使天線諧振頻率與電臺(tái)發(fā)出信號(hào)的頻率一致。一般地，該天線諧振時(shí)通常駐波比較小，故通過(guò)檢測(cè)輸入電壓駐波比來(lái)衡量天線諧振情況。由于該天線尺寸(長(zhǎng)度不超過(guò)3米，高度不超過(guò)0.7米)遠(yuǎn)小于工作頻率的波長(zhǎng)，屬于電小天線，因此該天線具有很高的品質(zhì)因數(shù)(Q值)。
[0020]根據(jù)LC串聯(lián)諧振電路的特點(diǎn)可知，諧振時(shí)電路中電容的端電壓為回路輸入電壓的Q倍(Q為諧振電路的品質(zhì)因數(shù))。因此，天線發(fā)射狀態(tài)下，陶瓷真空可變電容7兩端的電壓值為伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)5以耦合方式饋入諧振回路電壓的Q倍。陶瓷真空可變電容7與伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)5分置于矩形金屬環(huán)2的兩端，有助于改善作為輻射體的矩形金屬環(huán)2上的電流分布，獲得較好的輻射方向圖和通信效果。
[0021]以上所述，僅為本發(fā)明的一個(gè)較為優(yōu)秀的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，凡是根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行的等效變換形成的技術(shù)方案，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，其特征在于:包括天線基架(1)、矩形金屬環(huán)(2)、玻璃鋼絕緣棒(3)、電容固定金屬盒(4)、伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)(5)、控制電路金屬盒(6)、陶瓷真空可變電容(7)、步進(jìn)電機(jī)(8)、絕對(duì)值編碼器(9)、控制信號(hào)電纜(10)、同軸線接口(11)； 天線基架(1)為金屬結(jié)構(gòu)，起到固定與連接天線其它結(jié)構(gòu)的作用；矩形金屬環(huán)(2)由垂直桿(2A)、水平桿(2B)、垂直桿(2C)，以及倒L形鋁帶(2D)組成，垂直桿(2A)的一端與天線基架(1)的一端連接，垂直桿(2C)與天線基架(1)的另一端用玻璃鋼絕緣棒(3)連接；倒L形鋁帶(2D)與陶瓷真空可變電容(7)的一端用軟銅帶連接，真空電容(7)的另一端與電容固定金屬盒(4)連接，電容固定金屬盒(4)與天線基架(1)連接；天線基架(1)、矩形金屬環(huán)(2)、真空可變電容(7)就形成LC串聯(lián)諧振回路，其中電感為矩形金屬環(huán)(2)和天線基架(1)組成的環(huán)形回路； 真空可變電容(7 )與步進(jìn)電機(jī)(8)和絕對(duì)值編碼器(9)之間用傳動(dòng)皮帶連接；步進(jìn)電機(jī)(8)、絕對(duì)值編碼器(9)、陶瓷真空電容(7)均安裝在電容固定金屬盒(4)內(nèi)部；步進(jìn)電機(jī)(8)和絕對(duì)值編碼器(9)經(jīng)控制信號(hào)電纜(10)連接至控制電路金屬盒(6)內(nèi)部的控制電路；控制電路內(nèi)含有微處理器和相關(guān)電路模塊及程序，微處理器通過(guò)駐波比檢測(cè)電路反饋的輸入電壓駐波比及絕對(duì)值編碼器(9)反饋的電容位置數(shù)據(jù)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)(8)的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而改變電容容值，使天線在不同頻率上諧振。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，其特征在于:伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)(5)與陶瓷真空可變電容(7)兩者分別置于矩形開(kāi)口金屬環(huán)的兩端，電臺(tái)饋電端遠(yuǎn)離電容端，使矩形金屬環(huán)上的電流分布更加均勻，進(jìn)而提高天線的輻射效率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，其特征在于:伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)(5)為“ Γ ”型鋁片，起到耦合饋電和阻抗匹配的作用，具有很高的饋電效率，能在較寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，其特征在于:控制電路金屬盒(6)內(nèi)部無(wú)任何用于阻抗匹配的加載電容或加載電感，即控制電路盒上同軸線接口的內(nèi)導(dǎo)體直接通過(guò)一段導(dǎo)線連接伽馬耦合饋電結(jié)構(gòu)，而沒(méi)有串聯(lián)或并聯(lián)任何電感或電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，其特征在于:陶瓷真空可變電容(7)具有較高的耐壓值，工作電壓不小于7.5KV。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短波“動(dòng)中通”諧振環(huán)天線，其特征在于:天線諧振頻率由矩形金屬環(huán)(2)的尺寸和陶瓷真空可變電容(7)的容值范圍共同決定；矩形金屬環(huán)(2)尺寸根據(jù)天線載體大小確定之后，天線諧振頻率范圍由所選陶瓷真空可變電容(7)的容值范圍決定。
【文檔編號(hào)】H01Q9/04GK104466365SQ201410813162
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:北京米波通信技術(shù)有限公司