一种适用于高频地波雷达的小型双频天线制造技术

本实用新型专利技术提出了一种适用于高频地波雷达的小型双频天线，包括：电容帽、低频螺旋线圈、高频螺旋线圈、单鞭柱体、基座以及多根导线；多根导线用于构成地网；所述电容帽位于天线最顶端，其中心下接低频螺旋线圈的上端。所述低频螺旋线圈和高频螺旋线圈并列在电容帽和单鞭柱体之间，其中低频螺旋线圈上端连接电容帽中心，高频螺旋线圈上端空接，两者下端均与单鞭柱体顶端相接。所述螺旋线圈和电容帽均采用绝缘介质支撑。所述单鞭柱体架设在基座上。所述基座底端四周有连接多根地网辐条的螺孔。本实用新型专利技术实现了天线小型化，且实现了双频功能，减小了阵列所占面积，同时天线在两个工作频点均为水平全向性天线，在水平方向有最大辐射。

A small dual frequency antenna for HF ground wave radar

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高频地波雷达的小型双频天线
本技术属于天线小型化
，尤其涉及一种适用于高频地波雷达的小型双频天线
技术介绍
高频地波雷达工作于短波(3～30MHz)波段，能够对海态以及海上目标进行探测，具有范围大、精度高、超视距等优点，是一种非常重要且经济的海洋监测手段。当前高频地波雷达采用的天线一般为八木天线、单鞭天线或对数周期天线。由于天线工作在短波波段，阵列规模一般都非常庞大，天线尺寸也很高大。同时海岸地况环境复杂，海边气象条件多变，这都给实际应用带来了非常多的不便且增加了海边建设雷达站和维护的成本。因此，为应对复杂架设环境以及节约成本，发展天线小型化是非常有必要的。且为了解决目标和海杂波混叠的情况，高频地波雷达需同时发射两个不同频率高频段电波信号，这就要求天线能够在双频点上工作。通常来说，实现天线小型化将导致其阻抗降低、Q值升高，进而造成带宽和增益减小，因此高Q与窄带宽是小型化天线的标志性限制。通过使用集总元件加载、介质材料加载、环境耦合和寄生效应等方法，能够在一定程度上减小天线的尺寸，实现天线小型化，但会造成带宽、效率等大多性能上的损失。所以，一般小型化天线的效率较低且工作带宽很窄。目前实现天线小型化的方法通常是在天线结构上进行集总电感加载。加载电感能够降低天线的谐振点，从而使天线工作在相同频点时具有更小尺寸，实现小型化。缺点是实际生产的电感都含有寄生电阻，会造成额外的损耗，降低天线效率。而常用来实现天线双频功能的方法是在天线上串联陷波器，通过设计陷波器的谐振点，使天线能工作在两个谐振点上，但陷波器一般适用于正常尺寸的天线，无法在小型化天线上利用陷波器实现双频功能。综上所述，我们想研究出一种实现天线小型化的方法，既能像集总电感加载一样降低天线谐振点，又不会造成额外损耗，且能够实现双频功能。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提出了一种适用于高频地波雷达的小型双频天线。本技术采用的技术方案为一种适用于高频地波雷达的小型双频天线，其特征在，包括：电容帽、低频螺旋线圈、高频螺旋线圈、单鞭柱体、基座以及多根导线；所述低频螺旋线圈和所述高频螺旋线圈并列置于所述单鞭柱体顶端；所述低频螺旋线圈和所述高频螺旋线圈均置于所述电容帽下方，且距离所述电容帽下方一定距离；所述低频螺旋线圈上端和所述高频螺旋线圈上端均与电容帽不接触；所述单鞭柱体底部与所述基座连接，通过所述基座竖直架设在地面上；所述基座上接有多根导线，所述导线为四分之一个雷达波长，且呈辐射状铺设在地面；多根导线用于构成地网。在上述适用于高频地波雷达的小型双频天线中，通过在所述单鞭柱体顶端加载所述高频螺旋线圈、所述低频螺旋线圈和所述电容帽的方式改变了天线表面电流的分布，使顶部聚集更多电荷，所述单鞭柱体DB上电流衰减变缓，增大了天线的有效高度，降低谐振点，实现天线小型化；另外，在所述单鞭柱体的顶端加载所述低频螺旋线圈，并使所述低频螺旋线圈的顶部接所述电容帽中心，这种加载方式使天线谐振在低频工作点fL；在所述单鞭柱体的顶端加载所述高频螺旋线圈，所述高频螺旋线圈的顶部空接，这使天线谐振在高频工作点fH；利用参差调谐原理，在所述单鞭柱体顶部并联两种加载方式时，天线实现双频功能。在上述适用于高频地波雷达的小型双频天线中，通过在天线顶端加载螺旋线圈的方式实现小型化，不会像集总电感加载一样造成额外损耗，保证了天线效率。利用参差调谐原理，天线实现了双频功能，满足了高频地波雷达同时发射不同频率高频段电波信号的功能要求。在上述适用于高频地波雷达的小型双频天线中，所述导线的数量大于8根；在上述适用于高频地波雷达的小型双频天线中，所述单鞭柱体安装在所述基座上，所述单鞭柱体采用合金铝管制成，能抵御外界侵蚀；且所述单鞭柱体和所述基座有很好的刚性，使天线系统固定在基座上时不需要其他固定方式。在上述适用于高频地波雷达的小型双频天线中，所述低频螺旋线圈和所述高频螺旋线圈并列加载在所述单鞭柱体的顶部，且两者的下端均与所述单鞭柱体顶端中心焊接在一起；并列的两个螺旋线圈之间不接触，留有一定空间间隔，并使用绝缘支架进行支撑。螺旋线圈采用铜丝线绕制，其作用是调节天线谐振频点，使天线谐振于雷达工作所需的双频点。在上述适用于高频地波雷达的小型双频天线中，所述电容帽中心焊接在低频螺旋线圈DPXQ的顶部，而与所述高频螺旋线圈不相连；顶端加载螺旋线圈和电容帽都能降低天线谐振频率，仅仅通过增大低频螺旋线圈圈数将天线谐振点降低到fL，所需螺旋线圈较大；所以，这里通过顶部串联螺旋线圈和电容帽的方式将谐振点降低到fL；而得到fH所需加载的螺旋线圈较小，仅仅使用螺旋线圈加载即可；所述电容帽DRM的形状由一个正八边形并将其对角线依次相连组成，电容帽由合金铝管制成，使用绝缘介质支撑固定。在上述适用于高频地波雷达的小型化双频天线中，所述天线为全向性天线，在水平方向有最大辐射。本技术具有以下优点和积极效果：本技术的适用于高频地波雷达的小型双频天线，该天线能同时工作在两个独立的频点上，而辐射方向图的主瓣都在地面方向。传统单鞭天线仅工作在基频时，辐射方向图主瓣才沿地面。本技术的适用于高频地波雷达的小型双频天线，可供两个频率同时工作；如果采用传统单鞭天线，不同频率需要架设不同高度的天线，且为了避免相互耦合，天线间需要相隔一定距离，这增加了雷达站用地困难；多根单鞭天线要同时供不同频率工作还要增加控制转换系统，增加了建站成本。本技术的适用于高频地波雷达的小型双频天线，天线高度低于λL/10，相比传统单鞭天线高度为k1λL/4，极大降低了天线高度，方便安装和日常维护。其中k1为缩短因子，λL是雷达工作频率fL对应的波长。附图说明图1：为适用于高频地波雷达的小型双频天线总体结构图；图2：为天线顶部电容帽的结构图。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技术，下面结合附图及实施例对本技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于高频地波雷达的小型双频天线，其特征在于，包括：电容帽DRM、低频螺旋线圈DPXQ、高频螺旋线圈GPXQ、单鞭柱体DB、基座JZ以及多根导线；/n所述低频螺旋线圈DPXQ和所述高频螺旋线圈GPXQ并列置于所述单鞭柱体DB顶端；所述低频螺旋线圈DPXQ和所述高频螺旋线圈GPXQ均置于所述电容帽DRM下方，且距离所述电容帽DRM下方一定距离；所述低频螺旋线圈DPXQ上端和所述高频螺旋线圈GPXQ上端均与电容帽DRM不接触；所述单鞭柱体DB底部与所述基座JZ连接，通过所述基座JZ竖直架设在地面上；所述基座JZ上接有多根导线，所述导线为四分之一个雷达波长，且呈辐射状铺设在地面；所述多根导线用于构成地网。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于高频地波雷达的小型双频天线，其特征在于，包括：电容帽DRM、低频螺旋线圈DPXQ、高频螺旋线圈GPXQ、单鞭柱体DB、基座JZ以及多根导线；
所述低频螺旋线圈DPXQ和所述高频螺旋线圈GPXQ并列置于所述单鞭柱体DB顶端；所述低频螺旋线圈DPXQ和所述高频螺旋线圈GPXQ均置于所述电容帽DRM下方，且距离所述电容帽DRM下方一定距离；所述低频螺旋线圈DPXQ上端和所述高频螺旋线圈GPXQ上端均与电容帽DRM不接触；所述单鞭柱体DB底部与所述基座JZ连接，通过所述基座JZ竖直架设在地面上；所述基座JZ上接有多根导线，所述导线为四分之一个雷达波长，且呈辐射状铺设在地面；所述多根导线用于构成地网。


2.根据权利要求1所述的适用于高频地波雷达的小型双频天线，其特征在于：通过在所述单鞭柱体DB顶端加载所述高频螺旋线圈GPXQ、所述低频螺旋线圈DPXQ和所述电容帽DRM的方式改变了天线表面电流的分布，使顶部聚集更多电荷，所述单鞭柱体DB上电流衰减变缓。


3.根据权利要求1所述的适用于高频地波雷达的小型双频天线，其特征在于：所述单鞭柱体DB的顶端加载所述低频螺旋线圈DPXQ，并使所述低频螺旋线圈DPXQ的顶部接所述电容帽DRM中心，这种加载方式使天线谐振在低频工作点fL；在所述单鞭柱体DB的顶端加载所述高频螺旋线圈GPXQ，所述高...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈章友，马庆锋，吴雄斌，张兰，岳显昌，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42