CN1023625C - 微型天线 - Google Patents

Abstract

微型天线是属于水平极化短波电台通讯天线。本发明是根据电磁学原理，利用高频电场和电流以及磁场三者之间的相互作用关系制造的天线。它主要由加载叶片、支撑轴管、中间阻抗变换器、振子线布线支撑片、振子线、无阻容网络匹配器及外壳等辐射元件组成。使用时，只要接上电台就可以进行短波电台通信联络。该天线具有体积小、重量轻、频带宽、效率高、抗干扰能力强和架设使用方便的特点。

Description

本发明是属于水平极化短波电台通讯的微型天。

短波电台由于体积小，通讯距离远长期以来被各部门广泛使用，但与其配套使用的短波通讯天线长期以来却一直沿用国外三十年代和苏联五十年代的传统常规天线如茏型天线、T型天线、菱型天线等（已在教科书中广泛记载），这些天线体积大，占地广，耗材多，造价贵，而且磁能转换率低，一般不超过60%，也竟是说一部100瓦功率的电台只能发出去60瓦的功率，很不经济，且架设不便，遇到长距离移动作业，十分困难。

本发明的目的是根据电磁学原理，利用高频电场和电流以及磁场三者之间相互作用关系，摒弃常规天线内部采用阻容元器件耦合形成匹配网络的传统设计，采用普通馈电线以及具有空气电容性质的绝缘介质，通过合理设计、排列、转换、耦合等方式克服和排除周围空间如不同纬度不同地点的磁偏及相应温度、湿度、气压、光照等因素和空间太阳的辐射、宇宙射线以及电离层非线性特征可能所产生的影响，使其达到频率宽、效率高、驻波小以及抑制性好，同时又具有体积小（直径15厘米、长1米）、重量轻、抗干扰能力强等性能指标和架设方便制造容易的微型天线。

采用上述目的技术解决方案是：设计一个各种型状的外壳6，壳内装有加载叶片1、支撑轴管2，中间阻抗变换器3，振子线布线支撑片4，振子线5，无阻容网络匹配器7等辐射元件。工作方式是（参见图3）：接上已打开电源工作的电台后就处于工作状态，当按PTT键（发射开关）发射时，发射的高频传导电流经馈线输入到本发明的2R1、2R2无阻容阻抗变换网络，通过此网络的初步阻抗变换，解决了频带范围内传输馈线与根子之间的共扼匹配，使阻抗变换网络与振子合成的总阻抗仍接近50欧姆，减少信号的换耗，又通过1L1、1L2、1C由主振子线和附振子线以及支撑片组成的感抗线圈和空气电容，使它们形成最佳耦合，再通过1R1、1R2阻抗变换，使它更接近50欧姆，此时输出信号已很大，最后通过2L1、2L2、2C另一个由主振子线和附振子线及支撑片组成的感抗线圈和空气电容再一次地耦合达到最佳阻抗匹配，使之输出功率最大然后通过载片均匀地辐射出去。

当电台PTT键不按时本发明处于接收状态。接收到的电磁波通过对本发明的垂直切割，使它在本发明电感线上产生相应的高频感应电流通过1L1、1L2、1C、2L2、2C以及中间阻抗变换器和阻抗匹配网络的耦合，匹配使之具有容抗小、感抗大、通低频阻高频的作用，使磁电转换效能大大提高得到良好的电波信号，并以接近50欧姆的阻抗通过馈线进入电台。

本发明与现有技术相比，结构新颖简单，天线方向可双向选择覆盖120°，对干扰有较强抑制作，可抑制噪声50%以上，工作频率范围广，2.4～24兆赫，适用于5瓦～150瓦的短电台;提高了短波信的信噪比，收讯距离在1000公里之内，增益达到8个分贝以上，提高了电能与磁能的转换效率，达到效率90%以上;操作简便，生产容 易，制造成本减少，使用和安装方便。

附图1为本发明的结构外型示意图。

附图2为本发明的工作方框图。

附图3为本发明的等效电路原理图。

下面结合附图以一实施例对本实用新型作进一步说明。

参照图1说明：

一种微型天线，外壳6内装有的支撑管2和振子线支撑片4、振子线5的上面两个线头分别连接于两个加载片1上，另两根振子线头分别连接于中间阻抗变换器3上面的芯线和外皮（屏蔽线）上，振子线5下面的两个线头分别连接无阻抗网络匹配器7的芯线和外皮所构成一种无任何阻容元件而振子线和非金属支撑片本身构成的集电感和电容为一体的有机整体。加载叶片1由梅花型状在内的或不同型状的金属片组成的幅射元件，以求辐射均匀。支撑轴管2穿过引线把支撑片上的一个部分振子线和另一部分的振子线相连接，由塑料管及其它非金属材料组成起支撑作用的轴管。中间阻抗变换器3如图1R1和1R2所示，由二根或二根以上的同轴电缆所组成，起阻抗匹配作用。振子线布线支撑片4作为振子线布线的骨架和电容的介质，有十片至三十片或满足天线技术指标要求的任意片组成;可以为梅花型或其它几何形状，由非金属材料制成。振子线5在每一片支撑片上分二个部分，上下二面或同一平面对称或不对称布线以同时形成一体化的电容及电感，布线呈梅花型状或其它几何形状，由金属导线或金属导体材料制成。外壳6选用非金属材料，以保护天线正常使用并可根据用户不同的需要设计不同形状不同大小的外壳包括底座。无阻容网络匹配器7如图32R1和2R2所示，由二根或二根以上同轴电缆组成，以达到振子线与传输馈线的共扼匹配。

参照图2说明：

电台发出的高频电流经同轴电缆以行波方式进行传输，经无阻容网络匹配器输送到第一振子和振子间阻抗变换器与第二振子相联，作为主振子工作在驻波状态，为使主振子高频电能的分布均匀在第二振子的末端加载。由第一辅助振子和辅助振子间的阻抗变换器及第二辅助振子组成的付振子并在第二辅助振子末端加载，因为主付振子为上下两面布线，所以形成电容，在收发过程中起到耦合匹配作用。

当主振子有高频电流存在，必然对其附助振子产生感应的电场电流，同时也产生磁能。主付振子出现的电流磁场三者矢量关系为垂直、相互作用整个天线，主付振子尽量保证相位的一致性，使电能转化为磁能幅射于空间，入射到电离层在高频磁场作用下，电离层出现反射、折射，更重要的是对电离层某些区域产生非线性调制将出现二次的再幅射过程，作用于接收天线（同为微型天线），再幅射的磁场（或磁力线）切割微型天线主付振子产生，高频电压或电流，二者电压电流相应是同相相串的方式，大大的使接收信号电压或电流叠加增强。通过传输馈线馈送到电台的接收电路解调还原为对方发送的语言或数据信息。

在接收过程中，由微型天线设计方案考虑到滤除非频带的干扰信号，这样大大的降低了抵消有信号的成分，从而使接收信号信噪比提高。

参见图3说明：

本发明无任何阻容元件，而是利用振子线和非金属支撑片本身构成的集电感和电容为一体的有机整体，图3是微型天线的等效电路图，等效电阻1R1、1R2由二根电缆组成中间阻抗变换器，等效电阻2R1、2R2由二根电缆组成无阻容网络匹配器，等效电阻2R1一端接电台，等效电感1L1、1L2和等效电容1C由主振子线和付振子线及支撑片组成的感抗线圈和空气电容，等效电感2L1、2L2和等效电容2C由另一个主振子线和付振子及支撑片组成的感抗线圈和空气电容。根据图3的等效电路，可以做成新的元件。

具体实施例：加载叶片采用铜片制成，支撑轴管采用一般塑料管制成，中间阻抗变换器采用二根同轴电缆制成，振子线布线支撑片采用类似包装钙塑板这样的二面平、中间空心的塑料板制成，振子线采用普通多股细电线制成，外壳采用塑料材料制成，无阻容网络匹配器采用同轴电缆制成。

Claims (7)

1、一种水平极化短波电台的微型天线，外壳6内装有加载片1，支撑轴管2，中间阻抗变换器3，振子线布线支撑片4，振子线5，无阻容网络匹配器7，其特征在于加载叶片由梅花型状的金属片组成的辐射元件。

2、按权利要求1所述的微型天线，其特征在于支撑轴管它穿过引线把支撑片上的一部分振子和另一部分的振子线相连接，由塑料管组成支撑作用的轴管。

3、按权利要求1所述的微型天线，其特征在于中间阻抗变换器等效电阻1R2和1R2由同轴电缆所组成。

4、按权利要求1所述的微型天线，其特征在于振子线布线支撑片由10片至30片梅花形状的非金属材料组成。

5、按权利要求1所述的微型天线，其特征在于振子线布线每一片支撑片分二部分，上下二面或同一平面对称或不对称布线，布线由梅花形状或其它几何形状的金属导线或金属导体材料制成。

6、按权利要求1所述的微型天线，其特征在于外壳由圆形的非金属外壳包括底座组成。

7、按权利要求1所述的微型天线，其特征在于无阻容网匹配器等效电阻2R1和2R2由二根同轴电缆组成。

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