一種收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線，包括基座、地網(wǎng)、饋電盒、發(fā)射天線桿、接收天線體和接閃器。接收天線體包括殼體、單極子螺旋天線、豎直的若干組閉合天線和若干塊調(diào)諧匹配板和若干塊放大電路板，饋電盒的一端設(shè)置有能夠防水的信號(hào)插接頭。采用上述結(jié)構(gòu)后，能將高頻地波雷達(dá)發(fā)射天線和便攜式接收天線整合為一體，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，架設(shè)與維護(hù)更加方便，使得雷達(dá)站尤其是海邊的站點(diǎn)選址就更容易，為建設(shè)移動(dòng)雷達(dá)站提供了更為方便的途徑，也節(jié)約了雷達(dá)的設(shè)計(jì)成本，為高頻地波雷達(dá)廣泛推廣應(yīng)用起到了極大的推動(dòng)作用。另外頂部接閃器的加入，使得設(shè)備的防雷安全性能大大提高。
【專利說明】一種收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種收發(fā)天線，特別是一種收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線。
【背景技術(shù)】
[0002]用于探測海洋表面流、海浪和風(fēng)場的高頻地波雷達(dá)，往往采用相控陣天線實(shí)現(xiàn)雷達(dá)波束方位掃描。為了增大探測距離，這種雷達(dá)一般采用幾兆赫茲到十幾兆赫茲的較低工作頻率，天線陣長一般達(dá)到幾百米甚至幾千米，這種龐大相控陣的雷達(dá)天線造價(jià)高，占地面積大，而在海邊很難找到可提供建造這種雷達(dá)站的合適地帶，從而限制了這種雷達(dá)的廣泛應(yīng)用。因此，如何簡化高頻地波雷達(dá)天線結(jié)構(gòu)，減小天線尺度一直是人們廣泛關(guān)心的技術(shù)難題。
[0003]而后，單極子交叉環(huán)便攜式接收天線的研發(fā)成功，使得高頻地波雷達(dá)對站點(diǎn)的選址要求不是那么苛刻，但至少還需要一根單極子天線作為發(fā)射天線，其收、發(fā)天線間距約為20到40米。現(xiàn)如今，應(yīng)用在高頻地波雷達(dá)上的收發(fā)共用天線也已研制出來，其主要技術(shù)方案是在單極子交叉環(huán)便攜式接收天線的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和整合，將其中的單極子作為收發(fā)共用天線，采用內(nèi)置的收發(fā)開關(guān)來控制切換。武漢大學(xué)在此基礎(chǔ)上提出了用偶極子天線代替單極子天線，以去除單極子天線所必須的水平對地振子來簡化結(jié)構(gòu)。湖北中南鵬力公司則是用加載中饋天線取代單極子天線以作為收發(fā)共用天線。
[0004]而本發(fā)明的一種收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線就是將高頻地波雷達(dá)發(fā)射天線和便攜式接收天線整合為一體，不同于現(xiàn)有的收發(fā)共用一體化天線的技術(shù)方案，舍棄了現(xiàn)有的采用由內(nèi)置收發(fā)開關(guān)來控制切換的收發(fā)共用天線的技術(shù)結(jié)構(gòu)形式，并增加了引雷保護(hù)裝置。相對于傳統(tǒng)天線陣列式高頻地波雷達(dá)的造價(jià)高、占地面積大，雷達(dá)站不易選址以致高頻地波雷達(dá)推廣困難的問題都得到較好的解決。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種造價(jià)低、占地面積小、發(fā)射天線和便攜式接收天線形成一體的收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線，包括基座、設(shè)置于基座四周的地網(wǎng)、設(shè)置于基座頂部的饋電盒、設(shè)置于饋電盒頂部且?guī)в兄锌杖萸坏陌l(fā)射天線桿和設(shè)置于發(fā)射天線桿頂部的接收天線體，接收天線體包括殼體、設(shè)置于殼體內(nèi)部中心的單極子螺旋天線、設(shè)置于單極子螺旋天線四周且豎直的若干組閉合天線和將單極子螺旋天線及若干組閉合天線進(jìn)行連接的若干塊調(diào)諧匹配板和若干塊放大電路板，饋電盒的一端設(shè)置有若干個(gè)能夠防水的信號(hào)插接頭。
[0007]所述閉合天線有三組，所述放大電路板有四塊；每組閉合天線包括對稱設(shè)置在單極子螺旋天線兩側(cè)的兩個(gè)線圈；每組閉合天線中兩個(gè)線圈的一端與調(diào)諧匹配板連接，每組閉合天線中兩個(gè)線圈的的另一端與相應(yīng)的一塊放大電路板相連接，每組閉合天線形成一路接收信號(hào)線；三組閉合天線共形成三路接收信號(hào)線；單極子螺旋天線的一端與調(diào)諧匹配板連接，單極子螺旋天線的另一端與空余的一塊放大電路板相連接，形成第四路接收信號(hào)線；四路接收信號(hào)線能從發(fā)射天線桿的中空容腔內(nèi)穿過并與發(fā)射天線桿的發(fā)射信號(hào)線一起與饋電盒相連接。
[0008]所述接收天線體的頂部設(shè)置有接閃器，所述饋電盒內(nèi)設(shè)置有若干個(gè)避雷濾波器。
[0009]所述避雷濾波器有五個(gè)，所述信號(hào)插接頭有五個(gè)；五個(gè)避雷濾波器的一端分別與四路接收信號(hào)線及一路信號(hào)發(fā)射線相連接，五個(gè)避雷濾波器的另一端各連接一個(gè)信號(hào)插接頭。
[0010]所述接閃器為提前放電接閃器，接閃器的材料為30禮不銹鋼材料。
[0011]所述基座、饋電盒、發(fā)射天線桿、接收天線體和接閃器五者相互之間的連接處均設(shè)置有絕緣塊。
[0012]所述發(fā)射天線桿的高度計(jì)算公式為山斗X /4 ；式中，1！為發(fā)射天線桿高度冰為縮短系數(shù)，其取值范圍為0.9-0.96 ； \為高頻地波雷達(dá)工作頻率所對應(yīng)的波長。
[0013]所述接收天線體的殼體為采用玻璃鋼材料制成的中空圓弧體。
[0014]所述發(fā)射天線桿的材料為合金鋁管。
[0015]所述地網(wǎng)為若干根以基座為中心呈輻射狀設(shè)置的塑皮多段導(dǎo)線。
[0016]本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)后，能將高頻地波雷達(dá)發(fā)射天線和便攜式接收天線整合為一體，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，架設(shè)與維護(hù)更加方便，使得雷達(dá)站尤其是海邊的站點(diǎn)選址就更容易，為建設(shè)移動(dòng)雷達(dá)站提供了更為方便的途徑，也節(jié)約了雷達(dá)的設(shè)計(jì)成本，為高頻地波雷達(dá)廣泛推廣應(yīng)用起到了極大的推動(dòng)作用。且架設(shè)不需使用三方拉繩，更加滿足用戶要求。另外，接收天線體為采用玻璃鋼材料制成的中空圓弧體，故強(qiáng)度高，輕巧美觀，抗風(fēng)性能好，防鹽霧、防腐蝕，使用壽命長。進(jìn)一步，頂部接閃器的加入，使得設(shè)備的防雷安全性能大大提聞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一種收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2顯示了圖1中接收天線體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3顯示了圖2中接收天線體內(nèi)部四路接收信號(hào)線的連接框圖。
[0018]其中有:10.地網(wǎng)；20丨饋電盒；21丨避雷濾波器；22丨信號(hào)插接頭；30丨發(fā)射天線桿:40.接收天線體:41.閉合天線:411.線圈￡1:412.線圈(1:413.線圈13:414.線圈6:415.線圈0:416.線圈？ ^42.單極子螺旋天線:43.調(diào)諧匹配板:431.第一調(diào)諧匹配板:432.第二調(diào)諧匹配板:44.放大電路板:441.第一放大電路板:442.第二放大電路板:443.第三放大電路板；444.第四放大電路板；45.殼體；50.接閃器；60.絕緣塊；70.基座。
[0019]另外，圖1及實(shí)施例中山為發(fā)射天線桿高度冰為縮短系數(shù)，其取值范圍為
0.9-0.96 ； X為高頻地波雷達(dá)工作頻率所對應(yīng)的波長。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0021]如圖1所示，一種收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線，包括基座70、地網(wǎng)10、饋電盒20、發(fā)射天線桿30、接收天線體40和接閃器50。
[0022]上述地網(wǎng)10，設(shè)置在基座70的四周，優(yōu)選為八根以基座70為中心呈輻射狀設(shè)置的塑皮多段導(dǎo)線，每根塑皮多段導(dǎo)線均與基座70有效連接并平鋪在地表面上。作為替換，塑皮多段導(dǎo)線的數(shù)量也可為兩根、四根或其它數(shù)量，均在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0023]上述饋電盒20設(shè)置在基座70的頂部，饋電盒20與基座70的連接處設(shè)置有絕緣塊60，使得饋電盒20與基座70相互絕緣。饋電盒20內(nèi)設(shè)置有若干個(gè)避雷濾波器21，饋電盒20的一端設(shè)置有若干個(gè)能夠防水的信號(hào)插接頭22。避雷濾波器21及信號(hào)插接頭22的數(shù)量均優(yōu)選為五個(gè)，五個(gè)避雷濾波器21的一端各連接一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)插接頭22。
[0024]上述發(fā)射天線桿30設(shè)置在饋電盒20的頂部，發(fā)射天線桿30與饋電盒20的連接處設(shè)置有絕緣塊60，使得發(fā)射天線桿30與饋電盒20能相互絕緣。發(fā)射天線桿30為中空結(jié)構(gòu)，即具有豎向貫通的中空容腔。
[0025]發(fā)射天線桿30優(yōu)選由較粗合金鋁管制成，根據(jù)不同的工作頻率要求而采用不同的高度。發(fā)射天線桿高度11公式為山斗X/4 ；式中，1！為發(fā)射天線桿高度冰為縮短系數(shù)，表示天線在達(dá)到諧振時(shí)，其高度比四分之一波長有所縮短，縮短系數(shù)和天線高度與其直徑比有關(guān)，也與天線饋電點(diǎn)的電磁環(huán)境有關(guān)，其取值范圍為0.9-0.96，圖2中制作時(shí)，&取值為
0.9 為高頻地波雷達(dá)工作頻率所對應(yīng)的波長。
[0026]上述接收天線體40設(shè)置在發(fā)射天線桿30的頂部，接收天線體40與發(fā)射天線桿30的連接處設(shè)置有絕緣塊60，使得接收天線體40與發(fā)射天線桿30相互絕緣。
[0027]如圖2所示，接收天線體40包括殼體45、設(shè)置于殼體45內(nèi)部中心的單極子螺旋天線42、設(shè)置于單極子螺旋天線42四周且豎直的若干組閉合天線41和將單極子螺旋天線42及若干組閉合天線41進(jìn)行連接的若干塊調(diào)諧匹配板43和若干塊放大電路板44。
[0028]接收天線體40的殼體45優(yōu)選由玻璃鋼材料制成的中空圓弧體，質(zhì)量輕、風(fēng)阻小并具有較高的防水性能。同時(shí)，強(qiáng)度高，輕巧美觀，抗風(fēng)性能好，防鹽霧、防腐蝕，使用壽命長。
[0029]上述閉合天線41優(yōu)選為三組，分別為第一組、第二組和第三組。閉合天線41的形狀可以為環(huán)形、方形或長方形等。調(diào)諧匹配板43有兩塊，分別為第一調(diào)諧匹配板431和第二調(diào)諧匹配板432，第一調(diào)諧匹配板431和第二調(diào)諧匹配板432均各設(shè)置有兩個(gè)通道，分別為第一通道和第二通道。放大電路板44有四塊，分別為第一放大電路板441、第二放大電路板442、第三放大電路板443和第四放大電路板444。
[0030]每組閉合天線41均包括對稱設(shè)置在單極子螺旋天線42兩側(cè)的兩個(gè)線圈。如圖2所示，第一組閉合天線41包括對稱設(shè)置在單極子螺旋天線42兩側(cè)的線圈3 411和線圈(1 412，第二組閉合天線41包括對稱設(shè)置在單極子螺旋天線42兩側(cè)的線圈6 413和線圈6 414，第三組閉合天線41包括對稱設(shè)置在單極子螺旋天線42兩側(cè)的線圈0 415和線圈？416。
[0031]另外，每組閉合天線41中的線圈均采用固定長度及圈數(shù)，這樣，可以通過調(diào)節(jié)調(diào)諧匹配板43上的調(diào)諧電容以使得其在高頻范圍內(nèi)任何頻率點(diǎn)都能良好工作，具有帶寬大的特點(diǎn)。
[0032]如圖3所示，線圈￡1 411和線圈(1 412的一端與第一調(diào)諧匹配板431的第一通道的兩端相連，第一組閉合天線41中的線圈￡1 411和線圈(1 412的另一端連接至第一放大電路板441 ；第二組閉合天線41中的的線圈6 413和線圈6 414的一端與第一調(diào)諧匹配板431的第二通道的兩端相連，線圈b 413和線圈e 414的另一端連接至第二放大電路板442;第三組閉合天線41中的線圈c 415和線圈f 416的一端與第二調(diào)諧匹配板432的第一通道的兩端相連，線圈c 415和線圈f 416的另一端連接至第三放大電路板443 ;三組閉合天線41共形成三路接收信號(hào)線。單極子螺旋天線42與第四放大電路板444相連，形成第四路接收信號(hào)線。四路接收信號(hào)線從發(fā)射天線桿30的中空容腔內(nèi)穿過并與發(fā)射天線桿30的發(fā)射信號(hào)線一起分別與饋電盒20中的五個(gè)避雷濾波器21的一端相連接，每個(gè)避雷濾波器21的另一端連接一個(gè)對應(yīng)的信號(hào)插接頭22。也即，每個(gè)避雷濾波器21和每個(gè)信號(hào)插接頭22對應(yīng)一路信號(hào)線。然后，與四路接收信號(hào)線相連接的信號(hào)插接頭22的另一端均與信號(hào)接收機(jī)相連，與發(fā)射信號(hào)線相連接的信號(hào)插接頭22的另一端與發(fā)射機(jī)相連接。
[0033]采用上述結(jié)構(gòu)后，從而能將高頻地波雷達(dá)發(fā)射天線和便攜式接收天線整合為一體，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，架設(shè)與維護(hù)更加方便，使得雷達(dá)站尤其是海邊的站點(diǎn)選址就更容易，為建設(shè)移動(dòng)雷達(dá)站提供了更為方便的途徑，也節(jié)約了雷達(dá)的設(shè)計(jì)成本，為高頻地波雷達(dá)廣泛推廣應(yīng)用起到了極大的推動(dòng)作用。且架設(shè)不需使用三方拉繩，更加滿足用戶要求。
[0034]另外，上述接閃器50設(shè)置在接收天線體40的頂部，接閃器50與接收天線體40之間也設(shè)置有絕緣塊60，使得接閃器50與接收天線體40之間相互絕緣。接閃器50優(yōu)選為提前放電接閃器，接閃器50的材料優(yōu)選為304L不銹鋼材料。這樣，頂部接閃器50的加入，使得設(shè)備的防雷安全性能大大提高。本申請的天線將無放射性、耐腐蝕、抗風(fēng)能力強(qiáng)，同時(shí)具有雙重動(dòng)作，減小雷擊點(diǎn)落于非避雷針體的概率，使得設(shè)備的防雷安全性能大大提高。
【權(quán)利要求】
1.一種收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線，其特征在于:包括基座(70)、設(shè)置于基座(70)四周的地網(wǎng)(10)、設(shè)置于基座(70)頂部的饋電盒(20)、設(shè)置于饋電盒(20)頂部且?guī)в兄锌杖萸坏陌l(fā)射天線桿(30)和設(shè)置于發(fā)射天線桿(30)頂部的接收天線體(40)，所述接收天線體(40)包括殼體(45)、設(shè)置于殼體(45)內(nèi)部中心的單極子螺旋天線(42)、設(shè)置于單極子螺旋天線(42)四周且豎直的若干組閉合天線(41)和將單極子螺旋天線(42)及若干組閉合天線(41)進(jìn)行連接的若干塊調(diào)諧匹配板(43 )和若干塊放大電路板(44 )，所述饋電盒(20 )的一端設(shè)置有若干個(gè)能夠防水的信號(hào)插接頭(22 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線，其特征在于:所述閉合天線(41)有三組，所述放大電路板(44)有四塊；每組閉合天線(41)包括對稱設(shè)置在單極子螺旋天線(42)兩側(cè)的兩個(gè)線圈；每組閉合天線(41)中兩個(gè)線圈的一端與調(diào)諧匹配板(43)連接，每組閉合天線(41)中兩個(gè)線圈的的另一端與一塊放大電路板(44 )相連接，每組閉合天線(41)形成一路接收信號(hào)線；三組閉合天線(41)共形成三路接收信號(hào)線；單極子螺旋天線(42)的一端與調(diào)諧匹配板(43)連接，單極子螺旋天線(42)的另一端與空余的一塊放大電路板(44)相連接，形成第四路接收信號(hào)線；四路接收信號(hào)線能從發(fā)射天線桿(30)的中空容腔內(nèi)穿過并與發(fā)射天線桿(30)的發(fā)射信號(hào)線一起與饋電盒(20)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線，其特征在于:所述接收天線體(40)的頂部設(shè)置有接閃器(50)，所述饋電盒(20)內(nèi)設(shè)置有若干個(gè)避雷濾波器(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線，其特征在于:所述避雷濾波器(21)有五個(gè)，所述信號(hào)插接頭(22)有五個(gè)；五個(gè)避雷濾波器(21)的一端分別與四路接收信號(hào)線及一路信號(hào)發(fā)射線相連接，五個(gè)避雷濾波器(21)的另一端各連接一個(gè)信號(hào)插接頭(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線，其特征在于:所述接閃器(50)為提前放電接閃器，接閃器(50)的材料為304L不銹鋼材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線，其特征在于:所述基座(70)、饋電盒(20)、發(fā)射天線桿(30)、接收天線體(40)和接閃器(50)五者相互之間的連接處均設(shè)置有絕緣塊(60)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線，其特征在于:所述發(fā)射天線桿(30)的高度計(jì)算公式為:h=kX/4 ;式中，h為發(fā)射天線桿高度；k為縮短系數(shù)，其取值范圍為0.9-0.96 ； λ為高頻地波雷達(dá)工作頻率所對應(yīng)的波長。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線，其特征在于:所述接收天線體(40)的殼體(45)為采用玻璃鋼材料制成的中空圓弧體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線，其特征在于:所述發(fā)射天線桿(30)的材料為合金招管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)一體式高頻地波雷達(dá)天線，其特征在于:所述地網(wǎng)(10)為若干根以基座(70)為中心呈輻射狀設(shè)置的塑皮多段導(dǎo)線。
【文檔編號(hào)】H01Q1/22GK104319457SQ201410542766
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】朱飛, 謝向前, 周濤, 施春榮, 薛宜童, 高劍輝 申請人:中船重工鵬力（南京）大氣海洋信息系統(tǒng)有限公司, 南京鵬力系統(tǒng)工程研究所, 南京鵬力科技有限公司