一種限制空間安裝的低成本寬帶垂直極化UHF波段天線制造技術

本實用新型專利技術公開了一種限制空間安裝的低成本寬帶垂直極化UHF波段天線，包括天線陣子、正向直連連接電纜、反向平衡連接線、線纜固定卡子和射頻連接件，天線輻射陣子本體采用普通單面PCB覆銅板加工制作，采用正反向平衡饋電原理設計天線與50歐射頻電纜的饋電端口，通過優化天線陣子結構及饋電端口的尺寸達到了在UHF波段內天線與50歐射頻電纜實現簡單直連并寬頻帶工作的要求。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種寬頻帶UHF波段天線。
技術介紹
目前，常用便攜式移動平臺上UHF波段通信線多以“J”型偶極子、盤錐或偶極子天線為主。“J”型偶極子天線以四分之三波長的主陣子為天線的基本輻射單元，通過主陣子旁邊引入四分之一波長的匹配陣子結構完成整體系統與50歐姆饋電的匹配。根據普通偶極子匹配模式，W. B. Freely 最早在《A Two meter J Antenna)) (ff. B. Freely, A Twometer J Antenna [J] QS T, April, 1977)—文中提出了對該天線的設計?！癑”型偶極子天線具有結構簡單，容易調諧等特性，但是它往往工作頻帶帶寬較窄(小于5%)，一般情況下為點頻工作，通過普通的增加帶寬措施難以起到效果，在UHF頻段尤其無法滿足寬帶通信的要求。另一種盤錐天線由一個導體圓盤和一個導體圓錐構成，天線圓盤直徑與椎體高度近似為二分之一波長，因此在較低頻段工作時天線整體安裝尺寸偏大，架設及安裝很難滿足移動平臺上小型化、便攜化的要求。普通偶極子天線不論是采用套筒，還是反射地網形式，工作在UHF頻帶時其物理安裝尺寸均偏大，Brown G. H.和O. M. Woodward (Brown G. H. , O.M. Woodward, Experimentally Determined Radiation Characteristics of Conical andTriangular Antennas [J], RCA Review, Vol. 13, December 1952，PP. 425-452.)提出一種“蝶”型超寬帶偶極子天線，但是該天線采用平行雙線饋電不能滿足于普通50歐姆的射頻同軸電纜直接匹配互聯的需求。另外，在有些移動測控通信領域中，UHF通信頻率范圍內，為擴展通信控制距離，除了滿足天線垂直極化輻射、寬頻帶通信要求，同時也必須滿足隱蔽式、限制空間、小型化等特性，新的垂直極化、全向、寬頻帶，尤其是限制空間安裝的具有較高增益的移動測控通信天線的設計日趨重要。
技術實現思路
為了克服現有技術不能滿足在UHF波段通信系統天線在移動平臺上限制空間、小型化安裝的要求，本專利技術提供一種限制空間安裝的低成本寬頻帶UHF波段天線，天線輻射陣子本體采用普通單面PCB覆銅板加工制作，采用正反向平衡饋電原理設計天線與50歐射頻電纜的饋電端口，通過優化天線陣子結構及饋電端口的尺寸達到了在UHF波段內天線與50歐射頻電纜實現簡單直連并寬頻帶工作的要求。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是包括天線陣子、正向直連連接電纜、反向平衡連接線、線纜固定卡子和射頻連接件。天線陣子采用單面覆銅PCB板，天線輻射本體由覆銅面刻蝕形成；天線輻射陣子由左右鏡像對稱的兩節構成，每節均分為上、下兩部分，每節高度均為四分之一波長；每節的頂端到其高度的三分之二處構成上面部分，呈矩形，寬度為八分之一波長；每節高度的三分之二處到其底端構成下面部分，由上至下呈三角形收口漸變形式；兩節底端間距為波長的百分之二，在兩節底端一側距離百分之二處，對稱于天線輻射陣子的幾何中心線兩邊各開有一個通孔作為天線饋電電纜的固定安裝孔，兩通孔間距為1. 5倍天線饋電電纜外絕緣層的直徑。每節底端中心向上百分之二波長處開有一個天線的饋電通孔，天線輻射陣子金屬邊沿到天線陣子外沿的距離為百分之五波長。天線饋電電纜位于含有天線饋電電纜固定安裝孔位的一側，電纜與天線連接的一端將外導體層、中間介質層和中心導體逐層剝離出來，外漏的中心導體向一側呈90度角彎折，并從天線陣子無覆銅的一面穿入任意一個天線輻射陣子的饋電通孔后與該節天線輻射陣子錫焊。剝取一節與該天線饋電電纜型號相同的電纜的中心導體構成反向平衡連接線，其剝取長度為百分之五波長，并從一端往上百分之二波長處向一側呈90度彎折，被彎折部分長度為百分之三波長，將其百分之二波長部分與天線饋電電纜外漏的外導體層均勻錫焊，被彎折的百分之三波長部分與天線饋電電纜外漏并被彎折的中心導體部分在同一平面內，彎折方向相反，其余部分從天線陣子無覆銅的一面穿入另一個天線陣子的饋電通孔后與該節天線輻射陣子錫焊。天線饋電電纜在電纜上端靠近外漏的外導體下端通過線纜固定卡子固定在天線陣子無覆銅的一面。所述的天線陣子采用FR-4型號的單面覆銅PCB板。所述的天線饋電電纜采用滿足SMA-JB3系列接頭安裝要求的50歐同軸饋電電纜。所述的天線饋電電纜剝離后，外導體層外漏長度為百分之二波長，中間介質層外漏長度高于外導體層1mm，中心導體外漏長度為百分之三波長。所述的線纜固定卡子為特氟隆材質的立方體，厚度為5mm，長度為百分之五波長，寬度為百分之二波長，在幾何中心處兩邊各開有一個直徑為M3大小的通孔，兩通孔間距為1. 5倍天線饋電電纜外絕緣層的直徑。其將天線饋電電纜通過天線陣子上對應天線饋電電纜固定安裝孔，將天線饋電電纜固定安裝。所述的射頻連接件為SMA-KB3射頻連接件。本專利技術的有益效果是由于采用中心反向平衡饋電方式，陣子輻射體漸變形過渡設計起到平衡電流，擴展工作帶寬，控制天線輻射方向的作用。另外，采用PCB板設計使得天線在縱向的安裝尺寸要求較小，滿足了隱蔽式、狹窄空間安裝的要求。通過采用以上設計使得天線滿足在UHF工作頻段垂直極化、全向輻射要求，天線增益達1. 5dB，天線3dB波束寬度為65°，駐波2以下頻帶寬度近25%。附圖說明圖1是本專利技術的示意圖；圖2是本專利技術的爆炸示意圖；圖3是本專利技術的底視圖；圖4是本專利技術的側視圖；圖5是本專利技術的駐波比圖；圖6是本專利技術的E面方向圖；圖中，1.天線陣子，2.正向直連連接電纜，3.反向平衡連接線，4.線纜固定卡子，5.線纜固定卡子安裝螺栓組件，6.射頻連接件。具體實施方式本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是包括天線陣子、正向直連連接電纜、反向平衡連接線、線纜固定卡子和射頻連接件。天線陣子采用普通FR-4型號的單面覆銅PCB板制作，天線輻射本體由覆銅面刻蝕形成。天線輻射陣子由左右鏡像對稱的兩節構成，每節的形式一樣分為上、下兩部分，兩部分總高度均為四分之一波長。由單節陣子的頂端到單節陣子總高度的三分之二處構成上面部分，其總體呈矩形，寬度為八分之一波長。由單節陣子總高度的三分之二處到單節陣子底端構成單節陣子的下面部分。下面部分的總高度占單節陣子總高度的三分之一， 從單節陣子總高度的三分之二處到單節陣子的底端呈三角形收口漸變形式，此三角型的夾角度數由天線優化計算結果確定。兩節天線輻射陣子底端之間間距為波長的百分之二，在兩節天線輻射陣子底端一側，距離為百分之二的天線陣子上對稱于幾何中心線兩邊各開有一個直徑為M3的通孔作為天線饋電電纜的固定安裝孔，兩通孔間距為1. 5倍天線饋電電纜外絕緣層的直徑。從單節陣子底端中心處向上百分之二波長處開有一個直徑為Imm的通孔，作為天線的饋電通孔，天線輻射陣子金屬邊沿到天線陣子邊外沿的距離為百分之五波長。天線饋電電纜位于含有天線饋電電纜固定安裝孔位的一偵牝采用標準的能夠滿足SMA-JB3系列接頭安裝要求的50歐同軸饋電電纜，電纜上端(與天線連接端)須將外導體層、中間介質層和中心導體逐層剝離出來使外導體層外漏長度為百分之二波長，中間介質層外漏長度應高于本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種限制空間安裝的低成本寬帶垂直極化UHF波段天線，包括天線陣子、正向直連連接電纜、反向平衡連接線、線纜固定卡子和射頻連接件，其特征在于：天線陣子采用單面覆銅PCB板，天線輻射本體由覆銅面刻蝕形成；天線輻射陣子由左右鏡像對稱的兩節構成，每節均分為上、下兩部分，每節高度均為四分之一波長；每節的頂端到其高度的三分之二處構成上面部分，呈矩形，寬度為八分之一波長；每節高度的三分之二處到其底端構成下面部分，由上至下呈三角形收口漸變形式；兩節底端間距為波長的百分之二，在兩節底端一側距離百分之二處，對稱于天線輻射陣子的幾何中心線兩邊各開有一個通孔作為天線饋電電纜的固定安裝孔，兩通孔間距為1.5倍天線饋電電纜外絕緣層的直徑；每節底端中心向上百分之二波長處開有一個天線的饋電通孔，天線輻射陣子金屬邊沿到天線陣子外沿的距離為百分之五波長；天線饋電電纜位于含有天線饋電電纜固定安裝孔位的一側，電纜與天線連接的一端將外導體層、中間介質層和中心導體逐層剝離出來，外漏的中心導體向一側呈90度角彎折，并從天線陣子無覆銅的一面穿入任意一個天線輻射陣子的饋電通孔后與該節天線輻射陣子錫焊；剝取一節與該天線饋電電纜型號相同的電纜的中心導體構成反向平衡連接線，其剝取長度為百分之五波長，并從一端往上百分之二波長處向一側呈90度彎折，被彎折部分長度為百分之三波長，將其百分之二波長部分與天線饋電電纜外漏的外導體層均勻錫焊，被彎折的百分之三波長部分與天線饋電電纜外漏并被彎折的中心導體部分在同一平面內，彎折方向相反，其余部分從天線陣子無覆銅的一面穿入另一個天線陣子的饋電通孔后與該節天線輻射陣子錫焊；天線饋電電纜在電纜上端靠近外漏的外導體下端通過線纜固定卡子固定在天線陣子無覆銅的一面。...

【技術特征摘要】
1.一種限制空間安裝的低成本寬帶垂直極化UHF波段天線，包括天線陣子、正向直連連接電纜、反向平衡連接線、線纜固定卡子和射頻連接件，其特征在于天線陣子采用單面覆銅PCB板，天線輻射本體由覆銅面刻蝕形成；天線輻射陣子由左右鏡像對稱的兩節構成，每節均分為上、下兩部分，每節高度均為四分之一波長；每節的頂端到其高度的三分之二處構成上面部分，呈矩形，寬度為八分之一波長；每節高度的三分之二處到其底端構成下面部分，由上至下呈三角形收口漸變形式；兩節底端間距為波長的百分之二，在兩節底端一側距離百分之二處，對稱于天線輻射陣子的幾何中心線兩邊各開有一個通孔作為天線饋電電纜的固定安裝孔，兩通孔間距為1. 5倍天線饋電電纜外絕緣層的直徑；每節底端中心向上百分之二波長處開有一個天線的饋電通孔，天線輻射陣子金屬邊沿到天線陣子外沿的距離為百分之五波長；天線饋電電纜位于含有天線饋電電纜固定安裝孔位的一側，電纜與天線連接的一端將外導體層、中間介質層和中心導體逐層剝離出來，外漏的中心導體向一側呈90度角彎折，并從天線陣子無覆銅的一面穿入任意一個天線輻射陣子的饋電通孔后與該節天線輻射陣子錫焊；剝取一節與該天線饋電電纜型號相同的電纜的中心導體構成反向平衡連接線，其剝取長度為百分之五波長，并從一端往上百分之二波長處向一側呈90度彎折，被彎折部分長度為百分之三波長，將其百分之二波長部分與天線饋電電纜外漏的外...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張朋，劉春陽，袁俊，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：實用新型
國別省市：