專利名稱：H型偶極子輻射器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及天線技術領域，具體的說是一種H型偶極子輻射器。該偶極子輻射器與底部金屬反射板一起，可直接作為線極化接收或發射天線，也可將多個H型偶極子輻射器組成陣列天線。
背景技術：
在天線技術中，偶極子輻射器是天線中的最基本單元，它不僅可以單獨用作發射和接收天線，而且可以組成具有各種方向性的陣列天線，因此直至目前，在天線技術領域里仍然廣泛使用著偶極子輻射器。傳統的偶極子輻射器如圖4所示，其電場所在的面為E面，磁場所在的面為H面，饋電點設在S、Z處，兩臂各流過相位相反的電流i。由于這種偶極子輻射器只在E面有方向性，在H面是無方向性的局限，因而存在的最大不足就是增益低，工作頻帶窄，直接影響了天線的接收和發射性能。
實用新型的內容本實用新型的目的是提供一種由雙∏形狀構成的H型偶極子輻射器，使其在E面和H面均有方向性，以提高偶極子輻射器的增益和工作頻帶。
實現本實用新型目的的技術方案是改變傳統偶極子輻射器的結構，將圖4所示的傳統雙臂偶極子輻射器的振子由一邊一個單面分裂為如圖2所示的一邊兩個面，并排成陣列，流過同相電流。整個偶極子輻射器包括偶極子，同軸線，饋電連接片，饋電支架和金屬反射板。該偶極子是由兩個形狀為∏形輻射振子排列組成的H形狀結構，兩∏形輻射振子的橫臂A1與B1，A2與B2各流過相位相同的1/2電流，兩∏形輻射振子的CC’臂與A1、B1臂垂直，DD’臂與A2、B2臂垂直，CC’和DD’兩臂構成雙線饋線，該兩線流過相位相反的電流，橫臂A1與B1，A2與B2之間均設為等間隔d。該饋電支架的形狀為下大上小，上端固定有偶極子，下端固定在金屬反射板上，饋電支架的兩臂之間夾有介質固定塊，饋電支架的兩臂本身又構成特性阻抗變化的傳輸線。該同軸線的外導體與饋電支架相連接，內導體與饋電連接片相連接，構成饋電變換器。該輻射器的饋電點設在兩∏形輻射振子排列的對稱中心。
本實用新型由于采取了雙∏形輻射振子組成H形狀偶極子的結構，因而不僅在E面有方向性，而且在H面也有方向性，其方向圖為一橢圓，橢圓的長軸垂直于∏形振子所在的平面。同時由于∏形振子的A1臂和B1臂設有間隔d，故將oy方向和oy反方向的電磁部分能量貢獻到oz方向和oz反方向，于是提高了oz方向的增益。在一個頻帶內，當用的金屬反射板邊長＞1.5λ時，其增益g＝8-9dB，即在一個工作頻帶內，增益隨頻率而變化。與傳統的雙臂偶極子輻射器相比，還具有頻帶寬的優點，如果將H型偶極子輻射器直接作接收和發射天線，如要求VSWR＜1.3時，頻帶寬度可達35％。實測表明，本實用新型比傳統雙臂偶極子輻射器的增益高2db。


圖1為本實用新型的結構圖。圖中1為H型偶極子，2為饋電用的同軸線，3為同軸線與H型偶極子變換器，同時也用作饋電支架。4為連接金屬反射板的緊固件，5為金屬反射板，6為同軸線內導體的饋電連接片，7為介質固定塊。
圖2為H型偶極子輻射器模型圖。其中E、F點為饋電處，A1和A2臂，B1和B2臂各流過相位相反的i/2電流，CC’和DD’形成饋電的傳輸線，兩線流過相位相反的電流。
圖3為右手螺旋坐標系，oz的正方向穿出紙面，傳統的偶極子輻射器和H型偶極子輻射器處于坐標系的xoy平面，激勵源都處于坐標系的0點。
圖4為傳統的偶極子輻射器模型圖。其中S、Z為饋源點，兩臂A3和B3各流過相位相反的電流i。
在圖3所建立的坐標系中，圖4的偶極子輻射器由于在yoz平面的方向圖為一園，故無方向性。而圖1的H型偶極子輻射器由于在yoz平面的方向圖為一橢園，所以有方向性。橢圓的長軸與oz軸重合，橢圓的短軸與oy軸重合，在oz方向，A1和B1臂電流同相，合成場最強。隨著偏離oz方向的θ角，由于A1和B1的臂間距d的緣故，A1臂和B1臂電流合成場強存在相位差為2πdsin θ/λ，在oy方向(或反方向)，場強相差達到最大值為2πd/λ，這時場強最小。由此oy軸是橢圓方向圖的短軸，故在yoz平面內的oz方向增益高于傳統的偶極子輻射器的增益。
具體實施方式
圖1為本實用新型的實用結構圖。圖1a、1b中的1為H型偶極子，該偶極子是由一對形狀為∏形的輻射振子組成，兩∏形輻射振子的A1、B1、A2、B2四個橫臂的臂長L相等，且L＜λ/4，兩橫臂A1與B1，A2與B2的間距d相等，且d≌(0.15-0.2)λ。由于L∠λ/4，故H型偶極子輻射器的一邊仍然是半波偶極子。同軸線2在H型偶極子1的一側或穿過金屬反射板5，在金屬反射板的另一側貼近金屬反射板，同軸線2的外皮與金屬反射板5牢靠接觸，并焊接在饋電支架3的旁邊。同軸線一端的內導體焊接在饋電連接片6上，饋電連接片6焊接在H型偶極子1的輻射振子另一邊，同軸線的另一端接輸入插頭。饋電支架3又可作為同軸線(不平衡)與平衡(H型偶極子)變換器。饋電支架3的形狀為下大上小，上端兩臂之間加有介質固定塊7。偶極子1固定在饋電支架3的上端，金屬反射板5通過縲釘或鉚釘4固定在饋電支架3的下端。同軸線2的內導體與饋電連接片6相連接，形成了同軸線與H型偶極子的饋電變換器。饋電支架的高度h≌λ/4，饋電支架的兩臂形成了λ/4終端短路傳輸線。金屬反射板5的作用是將H型偶極子輻射器與oz相反方向的能量反射到oz方向，增加oz方向的增益。根據不同的工作頻率(不同波長)不同金屬反射板的大小，調整∏形輻射振子的臂長L、臂寬D、兩臂之間的距離d、饋電支架的高度h、饋電支架上端兩臂之間的距離M，就可以使同軸線輸入端的電壓駐波比VSWR盡可能低。通常，同軸線2的特性阻抗為50Ω時，同軸線的輸入端電壓駐波比VSWR＜1.05。∏形輻射振子和饋電支架所使用的材料一般為純銅或黃銅，其厚度和寬度既要保證該振子的機械強度，又要保證當調整電壓駐波比VSWR接近匹配時不能變形。
權利要求1.一種H型偶極子輻射器，包括偶極子(1)，反射板(5)，同軸線(2)，饋電連接片(6)，饋電支架(3)，偶極子與反射板分別固定在饋電支架(3)的上下兩端，同軸線與饋電連接片相連接，構成饋電變換器，其特征在于偶極子(1)是由兩個形狀為∏形輻射振子排列組成的H形狀結構，兩∏形輻射振子的橫臂A1與B1，A2與B2各流過相位相同的1/2電流，兩∏形輻射振子的CC’臂與A1、B1臂垂直，DD’臂與A2、B2臂垂直，CC’和DD’兩臂構成雙線饋線，該兩線流過相位相反的電流，橫臂A1與B1，A2與B2之間均設為等間隔d。
2.根據權利要求1所述的偶極子輻射器，其特征在于兩∏形輻射振子的四個橫臂A1、B1、A2、B2的臂長L相等，且L＜λ/4，橫臂A1與B1，A2與B2的之間的間距d≌(0.15-0.2)λ。
3.根據權利要求1所述的偶極子輻射器，其特征在于饋電支架(3)的高度h≌λ/4。
專利摘要本實用新型涉及一種H型偶極子輻射器。主要解決傳統雙臂偶極子輻射器在H面無方向性的問題。采用將輻射器的振子由一邊一個單面設為一邊兩個面的結構。整個H型偶極子輻射器包括偶極子1,同軸線2,饋電連接片6,饋電支架3和金屬反射板5。偶極子1是由兩個形狀為П形的輻射振子排列組成,每個П形輻射振子的橫臂A
文檔編號H01Q15/00GK2517126SQ0222447
公開日2002年10月16日 申請日期2002年1月25日 優先權日2002年1月25日
發明者倪長生 申請人:西安海天天線科技股份有限公司