一种实现小型化和宽带化的高效率笼型天线

摘要

本发明公开了一种实现小型化和宽带化的高效率笼型天线，包括上辐射体、下辐射体、上圆锥、下圆锥和连接导线；所述上圆锥和下圆锥分别设置在由导线组成的上辐射体和下辐射体内侧；所述连接导线的两端分别与上圆锥顶部与下圆锥顶部馈电点处的同轴线的内芯相连，其中下圆锥顶部馈电点处的同轴线的外皮与下圆锥的锥顶连接，上圆锥顶部馈电点处通过连接导线将同轴线的内芯与上圆锥连接。本发明在满足电压驻波比及带宽要求的同时，能够有效降低天线高度和缩小天线的直径，且将馈电位置放在下圆锥的顶部，实现倒圆锥馈电，无需增加平衡馈电装置，简化天线结构、便于工程安装，同时本天线没有进行任何加载，辐射效率高，且可承受功率大。

说明书

技术领域

本发明涉及一种笼型天线，尤其涉及一种应用于225MHZ—512MHZ频带范围的具有较低高度和较小直径的笼型天线。

背景技术

笼型天线相当于加粗了振子直径的对称振子，使天线的输入阻抗随工作波长的变化比较缓慢，因此天线具有宽频带特性。其工作类似于竖直放置的偶极子天线。由于其馈电方式采用中馈形式，相比底馈天线受天线载体、周围环境的影响较小，更容易获得较宽阻抗带宽和方向图带宽。因此，笼型中馈天线被广泛应用于车辆、舰船等超短波移动通信中。

现有笼型天线的结构中，为了方便馈电将笼型天线的辐射体与一个圆锥结构相连，最后再与馈线相连，此圆锥结构增加了笼型天线的高度；且现有笼型天线为了展宽带宽而单纯增加辐射体直径，造成天线直径过大，无法实现小型化；此外，现有笼型天线采用中点馈电方式进行馈电，由于不平衡馈电，造成天线方向图发生畸变，且对天线增益有较大影响，因而需要增加平衡馈电装置，增加天线结构复杂度。因此无法满足笼型天线的宽频化，小型化的发展要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，便于工程安装，且无需增加任何平衡馈电装置，可实现小型化和宽带化的笼型天线 ，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：

一种实现小型化和宽带化的高效率笼型天线 ，包括上辐射体、下辐射体、上圆锥、下圆锥和连接导线；所述上圆锥和下圆锥分别设置在由导线组成的上辐射体和下辐射体的内侧，其中，上圆锥的底面圆与上辐射体的下笼圈重合，下圆锥的底面圆与下辐射体的上笼圈重合，使得整个天线呈现柱状笼型结构，可使得天线在整个工作频带内实现多个谐振点进而展宽工作频带，最终使得天线在小直径振子臂条件下，实现宽频带；所述连接导线的两端分别与上圆锥顶部与下圆锥顶部馈电点处的同轴线的内芯相连，其中下圆锥顶部馈电点处的同轴线的外皮与下圆锥的锥顶连接，上圆锥顶部馈电点处通过连接导线将同轴线的内芯与上圆锥连接，克服了现有笼型天线为了平衡馈电而增加平衡馈电装置的缺点。

作为优选，所述上辐射体和下辐射体的高度相同，上圆锥和下圆锥的高度相同。

作为优选，所述上辐射体和下辐射体以及设置在上辐射体和下辐射体内侧的上圆锥和下圆锥均为对称结构。

综上所述，本发明与以往技术相比具有以下有益效果：

1、本发明在满足电压驻波比及带宽要求的同时，能够有效降低天线高度和缩小天线的直径。

2、本发明将馈电位置放在下圆锥的顶部，无需平衡馈电装置，易于工程实现，结构强度大。

3、本发明没有对天线进行任何加载，天线辐射效率高，且可承受功率大。

附图说明

图1是发明主视图；

图2是图1侧视图；

图3是图1俯视图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，一种实现小型化和宽带化的高效率笼型天线，包括由六根导线组成的上辐射体1、六根导线组成的下辐射体2、六根导线组成的上圆锥3、六根导线组成的下圆锥4和连接导线5；组成的上辐射体1的六根导线和组成的下辐射体2的六根导线每相邻的两根导线与上下两个辐射体的中心线连线的夹角均为60度，上笼圈1-1和下笼圈2-1的半径为25毫米；组成的上圆锥3的六根导线和组成的下圆锥4的六根导线与圆锥中心线连线的夹角为60度，圆锥高为45毫米，底面半径为25毫米，连接导线5为长度为97.4毫米的直导线；为了满足天线的工作带宽及电压驻波比的要求，最终选择上辐射体1和下辐射体2的高度均为230毫米，上圆锥3和下圆锥4的高度为45毫米，上辐射体1与下辐射体2的间距为7.4毫米。

所述上圆锥3和下圆锥4分别嵌入到上辐射体1和下辐射体2内，而且，组成上圆锥3的六根导线和组成上辐射体1的六根导线在上辐射体1的下笼圈1-1上是焊接在一起的；同样，组成下圆锥4的六根导线和组成下辐射体2的六根导线在下辐射体4的上笼圈2-1上是焊接在一起的，使得整个天线呈现柱状笼型结构，此结构可使得天线在整个工作频带内实现多个谐振点进而展宽工作频带，最终使得天线在小直径振子臂条件下，实现宽频带；所述上辐射体1和下辐射体2以及设置在上辐射体1和下辐射体2内侧的上圆锥3和下圆锥4均为对称结构，这两组对称结构在整个工作频带内形成两个谐振点，即上下对称的两个圆锥在较高频点形成谐振，而上下对称的两个辐射体在较低频点形成谐振点，由于这两组对称结构之间的电流存在耦合关系，在这两个谐振点之外实现阻抗互补，从而使得天线在整个工作频带内的电压驻波比小于2.3，性能优于现有笼型天线；所述连接导线5的两端分别与上圆锥顶部与下圆锥顶部馈电点处的同轴线的内芯相连，其中下圆锥顶部馈电点处的同轴线的外皮与下圆锥4的锥顶连接，上圆锥3顶部馈电点处通过连接导线将同轴线的内芯与上圆锥3连接，由于对称的双锥天线的特性阻抗仅与锥角大小有关，与离开馈电点的距离无关，所以此种馈电方式无需增加任何平衡馈电装置，克服了现有笼型天线为了平衡馈电而增加平衡馈电装置的缺点，简化天线结构、便于工程安装。

此外，本发明中所述上圆锥3和下圆锥4具体实施时也可改为圆台型结构。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。