一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线

摘要

本发明公开了一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线，包括上下对称设置的第一结构和第二结构，第一结构包括第一圆台形振子、第二圆锥形振子及若干个连接杆，第二结构包括第二圆台形振子、第一圆锥形振子及若干个连接杆，第一圆台形振子通过连接杆与第二圆锥形振子连接，第二圆台形振子通过连接杆与第一圆锥形振子连接，第一圆锥形振子和第二圆锥形振子按照锥尖相对的方式共轴布置；第一圆台形振子和第一圆锥形振子位于天线馈电点的同一侧，第二圆锥形振子和第二圆台形振子位于天线馈电点的另一侧。相对传统的双锥天线，本发明工作频带更宽，驻波比小于2.3的阻抗带宽超过四个倍频程且具有水平面全向的方向图，同时天线体积更小，方便携带。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信及天线技术领域，尤其涉及一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线。

背景技术

科技的进步促进了无线电设备的宽带化和小型化，天线作为无线设备的前端部件，其大小及工作带宽对设备的小型化程度及宽带性能具有重要的影响。一方面，设备的宽带化要求在较宽的频带上，系统具有稳定的工作性能。对于宽带无线设备而言，若使用窄带天线收发电磁信号，则必然需要在同一设备上安装多副天线才能满足设备的工作需要，而这必将极大地增加设备的复杂程度及空间占用，同时还会带来不同天线之间的电磁干扰等问题。另一方面，设备的小型化要求系统在保证性能的情况下，其体积尽量小，这就要求系统各个部分的空间占用不能过大。作为无线设备的重要组成部分，天线的体积也不能过大。然而盲目地缩减天线的尺寸会带来天线增益下降、辐射效率降低和匹配难度增大等一系列问题。

对于对称振子天线，当天线的长度与工作波长相比非常小时，天线的输入阻抗会呈现出很高的容抗。对于用于辐射和接收空间电磁波的天线而言，过高的输入容抗一方面会使得天线的输入阻抗随频率的变化曲线变得陡峭，增加其Q值而使工作带宽变窄；另一方面也会造成信号源馈送到天线上的能量被储存在近场区辐射不出去，从而使得天线的辐射能力下降，降低天线的工作性能。

对于电视、外辐射源雷达等无线应用，为了满足全方位接收电磁信号的需要，要求天线在方位面内具有全向性，且在俯仰面内具有一定的波束宽度。传统的宽带天线，如对数周期偶极子阵、Vivaldi天线等，其工作带宽虽然大，但波束为单一指向，方位面内的方向图不具有全向性，不满足全方位接收电磁信号的需要。而传统双锥天线、偶极子天线等天线虽然在方位面具有全向的方向图，但是其带宽不够宽，难以满足宽频带上应用的需要。

发明内容

针对上述提出的问题，本发明的目的是提供一种工作频带宽、体积小、工作频带内方向图一致性好、电压驻波比低的用于VHF-UHF波段的宽频带全向接收天线。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线，包括上下对称设置的第一结构和第二结构，所述第一结构，包括第一圆台形振子、第二圆锥形振子及若干个连接杆，所述第一圆台形振子通过连接杆与第二圆锥形振子连接，每个所述连接杆均依次包括长连接杆、加载电路及短连接杆，所述长连接杆与第一圆台形振子连接，所述短连接杆与第二圆锥形振子连接；

所述第二结构，包括第二圆台形振子、第一圆锥形振子及若干个连接杆，所述第二圆台形振子通过连接杆与第一圆锥形振子连接，每个所述连接杆均依次包括长连接杆、加载电路及短连接杆，所述长连接杆与第二圆台形振子连接，所述短连接杆与第一圆锥形振子连接；

其中，所述第一圆锥形振子和第二圆锥形振子按照锥尖相对的方式共轴布置；所述天线的馈电点位于第一圆锥形振子的锥尖部位和第二圆锥形振子的锥尖部位；所述第一圆台形振子和所述第一圆锥形振子位于馈电点的同一侧，所述第二圆锥形振子和第二圆台形振子位于馈电点的另一侧。

其中，所述第一圆锥形振子和第二圆锥形振子相互之间不接触，中间留有间隙；

所述第一圆锥形振子和第二圆锥形振子之间的间隙为0.4-2mm。

其中，所述第一结构的连接杆和第二结构的连接杆分为上下两组，上下两组连接杆相互交错设置，其中，每组连接杆的个数为3个，3个所述连接杆以120°为间隔，绕天线的中心轴呈旋转对称分布。

其中，所述长连接杆和短连接杆的直径均为6-8mm；所述长连接杆的长度为80-84mm，所述短连接杆的长度为58-64mm。

其中，所述加载电路由电阻、电感和电容并联组成，所述电阻的阻值大小为91-100?，所述电感的大小为20-26nH，所述电容的大小为10-14pF。

其中，所述第一圆锥形振子和第二圆锥形振子的锥顶角均为90°-106°，所述第一圆台形振子和第二圆台形振子的母线与中心轴的夹角均为80°-100°。

其中，所述第一圆锥形振子和第二圆锥形振子的锥尖削平，截面圆的半径均为2-4mm。

其中，所述第一圆锥形振子和第二圆锥形振子的母线长度均为50-65mm，所述第一圆台形振子和第二圆台形振子的母线长度均为80-90mm。

其中，所述第一圆台形振子和第二圆台形振子的上底面半径均为45-60mm，下底面半径均为105-120mm。

其中，还包括馈电结构，所述馈电结构包括SMA-K型接头与1:1的巴伦，所述馈电结构设置在第二圆锥形振子的内部锥尖部位或者设置在第一圆锥形振子的内部锥尖部位。

与传统技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明具有尺寸小、重量轻、运输和安装方便的优势。

2、本发明具有良好的宽频带特性，在VHF高频端至UHF低频端的宽频带上，均能实现良好的阻抗匹配，天线的电压驻波比（VoltageStandingWaveRatio，VSWR）很低，VSWR<2.3的阻抗带宽超过四个倍频程。

3、本发明在工作频带内的方向图稳定，H面方向图具有全向性，可以在方位面内实现对电磁信号的全向接收，同时工作频带上E面方向图的一致性也明显提高。

附图说明

图1（a）为本发明提供的一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线的轴测图。

图1（b）为本发明提供的一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线的正视图。

图1（c）为本发明提供的一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线的左视图。

图1（d）为本发明提供的一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线的俯视图。

图2为本发明提供的一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线的VSWR的测试曲线图。

图3为本发明提供的一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线在频率200MHz处的方向图测量结果。

图4为本发明提供的一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线在频率400MHz处的方向图测量结果。

图5为本发明提供的一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线在频率600MHz处的方向图测量结果。

图6为本发明提供的一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线在频率800MHz处的方向图测量结果。

图中：

1-第一圆台形振子；2-长连接杆；3-加载电路；4-短连接杆；5-第一圆锥形振子；6-馈电结构；7-第二圆锥形振子；8-第二圆台形振子。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1(a)-图1(d)，本发明所采用的技术方案是：一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线，包括上下对称设置的第一结构和第二结构，所述第一结构，包括第一圆台形振子1、第二圆锥形振子7及若干个连接杆，所述第一圆台形振子1通过连接杆与第二圆锥形振子7连接，每个所述连接杆均依次包括长连接杆2、加载电路3及短连接杆4，所述长连接杆2与第一圆台形振子1连接，所述短连接杆4与第二圆锥形振子连接7；

所述第二结构，包括第二圆台形振子8、第一圆锥形振子5及若干个连接杆，所述第二圆台形振子8通过连接杆与第一圆锥形振子5连接，每个所述连接杆均依次包括长连接杆2、加载电路3及短连接杆4，所述长连接杆2与第二圆台形振子8连接，所述短连接杆4与第一圆锥形振子5连接；

其中，所述第一圆锥形振子5和第二圆锥形振子7按照锥尖相对的方式共轴布置；所述天线的馈电点位于第一圆锥形振子5的锥尖部位和第二圆锥形振子7的锥尖部位；所述第一圆台形振子1和所述第一圆锥形振子5位于馈电点的同一侧，所述第二圆锥形振子7和第二圆台形振子8位于馈电点的另一侧。

所述第一圆锥形振子5和第二圆锥形振子7相互之间不接触，中间留有间隙。优选地，所述第一圆锥形振子5和第二圆锥形振子7之间的间隙为0.4-2mm。

所述第一结构的连接杆和第二结构的连接杆分为上下两组，上下两组连接杆相互交错设置，其中，每组连接杆的个数为3个，3个所述连接杆以120°为间隔，绕天线的中心轴呈旋转对称分布。

所述长连接杆2和短连接杆4的直径均为6-8mm；所述长连接杆2的长度为80-84mm，所述短连接杆4的长度为58-64mm。

所述加载电路3由电阻、电感和电容并联组成，所述电阻的阻值大小为91-100?，所述电感的大小为20-26nH，所述电容的大小为10-14pF。

所述第一圆锥形振子5和第二圆锥形振子7的锥顶角均为90°-106°，所述第一圆台形振子1和第二圆台形振子8的母线与中心轴的夹角均为80°-100°。

所述第一圆锥形振子5和第二圆锥形振子7的锥尖削平，截面圆的半径均为2-4mm。

所述第一圆锥形振子5和第二圆锥形振子7的母线长度均为50-65mm，所述第一圆台形振子1和第二圆台形振子8的母线长度均为80-90mm。

所述第一圆台形振子1和第二圆台形振子8的上底面半径均为45-60mm，下底面半径均为105-120mm。

所述天线，还包括馈电结构6，所述馈电结构6包括SMA-K型接头与1:1的巴伦，所述馈电结构6设置在第二圆锥形振子7的内部锥尖部位或者设置在第一圆锥形振子5的内部锥尖部位。

请见图2，本实施例提供的一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线的的电压驻波比(VoltageStandingWaveRatio,VSWR)测试结果显示，在200-800MHz的频段范围内，VSWR小于2.3，天线VSWR<2.3的阻抗带宽超过了四个倍频程，包含了VHF的高频端和UHF的低频端。

请见图3至图6，本实施例提供的一种VHF-UHF波段宽频带全向接收天线在200MHz、400MHz、600MHz和800MHz四个频点处的方向图测量结果分别对应于图3、图4、图5和图6，方向图的实测结果显示，在工作频带上，本发明俯仰面内的方向图具有稳定的波束宽度，方位面内方向图的全向性好，满足宽频带上全向接收电磁信号的需要。

图2至图6的数据说明本发明的阻抗特性优良，方向图特性稳定，阻抗带宽和方向图带宽均达到了四个倍频程，天线具有优良的宽带性能。

尽管本说明书较多地使用了第一圆台形振子1、长连接杆2、加载电路3、短连接杆4、第一圆锥形振子5、馈电结构6、第二圆锥形振子7、第二圆台形振子8等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

综上所述，本发明提供了一种工作频带宽、体积小、工作频带内方向图一致性好、电压驻波比低的用于VHF-UHF波段的宽频带全向接收天线。具有以下优点：

1、本发明具有尺寸小、重量轻、运输和安装方便的优势。

2、本发明具有良好的宽频带特性，在VHF高频端至UHF低频端的宽频带上，均能实现良好的阻抗匹配，天线的电压驻波比（VoltageStandingWaveRatio，VSWR）很低，VSWR<2.3的阻抗带宽超过四个倍频程。

3、本发明在工作频带内的方向图稳定，H面方向图具有全向性，可以在方位面内实现对电磁信号的全向接收，同时工作频带上E面方向图的一致性也明显提高。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护范围的情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。