[其他]一种准扼流套装置

说明书

本发明适用于各种以半波振子作馈源的天线，特别适用于微波通信天线及UHF全频道电视天线，使之获得宽频带的性能。

现有的半波振子在规定反射系数不大于33％（驻波比不大于2）的情况下，相对带宽只有10％左右，现有获得宽频带的办法是加大振子的直径，这种办法得到的相对带宽也不过20％左右。展宽频带所受到的限制主要原因是扼流套的影响。半波振子是一种平衡馈电装置，因而通常连接振子的馈线是一根同轴线（或同轴电缆）。它是一种不平衡馈电线。为了解决平衡与不平衡的转换，最常用的办法是在靠近振子的输入端装上长度为 (λ₀)/4 （入₀为以频段中心频率计算的波长）的扼流套。扼流套的顶端与同轴线的开口端在同一个平面上，并且尽量靠近振子的端面（其距离远小于一个波长，通常不超过五十分之一波长）。由于扼流套受到一个固定的 (λ₀)/4 的限制。当工作频率偏离中心频率较多时，扼流套的电抗成份影响振子的阻抗，使振子与馈电端不匹配，反射系数变大。另外，由于平衡转换作用减小，使得振子不能保持平衡馈电，从而导致方向图的轴线偏移。

上述方法是一种传统扼流套法，它所受到的限制通常被认为是不可克服的。为了展宽频带人们又考虑了其他一些途径，现有技术中，复合工形振子就是其中的一种（见1983年天线年会论文集第310页“一种GXΔf优化天线一一复合工形振子天线”）它所达到的指标如下：

1.反射系数不大于50％（驻波比不大于3）的情况下频带为50MHz～95MHz，即相对带宽达60％左右。

2.反射系数不大于33％（驻波比不大于2）的情况下，频带为58MHz～88MHz，即带宽达到40％左右。

由于上述振子加载本身的损耗使得它的效率低于普通半波振子。

考虑到上述方法均存在一定缺陷，本发明提出一种新的“准扼流套装置”（本人给的定义）。该装置由半波振子（1）扼流套（2）和同轴线（3）组成，其特征在于扼流套的长度为（0.2～0.3）入_H（入_H为频段最高频率的波长）；扼流套的安装位置从扼流套底部到半波振子端面的距离为（0.2～0.3）入_L（入_L为频段最低频率的波长）。该装置突破了传统扼流套法中关于扼流套长度以频段中心频率计算的方法，并给其扼流套的安装位置以量值的计算。这是在传统扼流套法的基础上加以改进，使之既不增加成本又不降低效率而又能达到展宽频带的目的。具体说明如下：

设半波振子（1）的工作频率为f_L～f_H即f_L为最低工作频率，f_H为最高工作频率（相对带宽为 (2(f_H-f_L))/(f_H+f_L) ）。频段的高端（上边频）波长为入_H，低端（下边频）为入_L，做一个（0.2～0.3）入_H的扼流套（2）（适合上边频）。将它装在同轴线（3）外面，使它的底部（与同轴线短路端）到振子端面的距离为：（0.2～0.3）入_L（适合下边频），同轴线的开口端仍然紧靠振子端面，也就是扼流套的顶部与同轴线的开口端不在一个平面上（如图所示）。这样从振子向馈电方向看，存在一个由入_L～入_H都起作用的扼流套。本发明不需增加任何额外设施即可达到70％的相对带宽。

这种准扼流套装置特别适合于多振子组成的天线阵。本人用四个准扼流套装置加上一个夹角为60°的反射器组成一个角形反射器天线，经国防科技大学微波暗室鉴定，整付天线在530MHz到1120MHz的频段内，反射系数不大于33％（驻波比不大于2），相对带宽接近70％，在600MHz到1000MHz的频段内（该天线设计频段为610MHz到960MHz，相当于UHF电视的20到68全部频道）天线增益大于17～19dB。

用本发明制作的天线与当前国外使用的同类产品（CANADIANMARCONI    CO）AN／GRC——103型的天线相比，在相同频段内，其重量均为11公斤，而增益提高了3－5dB。