笼形中馈宽带天线 【技术领域】
本发明涉及一种短波、超短波通信用的笼形中馈宽带天线，属于通信领域。
背景技术
目前，随着宽带通信设备日益进步，天线的宽频带技术也在不断地发展。通常天线的工作带宽，是指天线的主要电性能指标，如输入阻抗、增益、主瓣宽度、副瓣电平、极化特性等都满足设计要求时的频率范围。在上个世纪五十年代以前，天线的带宽一般还不超过2∶1，而五十年代后，特别是Rumsey于1957年提出的所谓频率无关天线的概念，以及随后的平面等角螺旋天线和对数周期结构天线的出现，把天线的带宽扩展到了40∶1或更宽。
增加天线工作带宽的一个比较有效的方法是对天线进行加载，即在天线合适的位置上插入阻抗元件，并在天线输入端加上宽带匹配网络，来进一步改善天线的阻抗特性。最早使用的加载线天线是在距天线末端1/4位置处进行电阻加载的Altshuler天线，后来一些学者设计了采用电阻和电容混合加载的天线以及RLC混合加载的天线，取得了较好的效果。近年来，为获得更好的电性能，一些学者将全局最优化算法——遗传算法应用于电磁学领域，使得许多复杂问题迎刃而解。其中，部分学者借助遗传算法优化设计加入集总负载和宽带匹配网络的线天线，设计了许多超宽带天线，为天线宽带化技术开辟了一片新的天地。
不过，加载天线通过阻性电路加载，降低天线的Q值增加天线带宽，势必降低天线的效率。此外，加载天线功率容量较低，限制了大功率通信使用。
在天线尺寸允许的情况下，采用体积型天线不失为一种有效的手段。笼型天线实际上是低阻抗的对称振子，就是将对称振子的一臂由单根导线改为由多根导线组成的笼子，两端用笼圈固定后接圆锥以方便馈电。这相当于加粗了振子的直径，使天线的输入阻抗随工作波长的变化比较缓慢，天线具有宽带性。如果采用适当的匹配方法，还能够增大工作波段范围。
对于底馈天线，由于环境的变化(如天线工作时接地的好坏、载体与之相对位置的改变等)，会影响天线的输入阻抗和辐射性能，使匹配工作困难。
【发明内容】
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种受天线载体或周围环境的影响较小、抗震抗冲击性能强、与其他部件匹配方便的笼形中馈宽带天线。
实现上述目的的技术方案是：一种笼形中馈宽带天线，包括天线上盖、天线罩、电缆和接口插座，天线上盖与天线罩的顶部固定连接，在天线罩内安装有天线辐射体，天线辐射体由位于天线罩内上部的上辐射体和位于天线罩内下部的下辐射体组成，上辐射体和下辐射体通过中间联接体连接在一起，在天线辐射体的中部通过中间支撑进行加固，在上辐射体的顶部以及下辐射体底部均安装有天线支撑盖，电缆的一端与下辐射体的顶部连接，另一端与接口插座连接，接口插座固定在天线罩的底部。
进一步，天线上盖和天线罩采用环氧玻璃钢材料制作，上辐射体和下辐射体采用纯铜材料制作，中间联接体采用聚四氟乙烯材料制作。
进一步，天线罩的下端为法兰盘结构，并设置有安装孔。
采用上述技术方案后，由于本专利采用宽带振子作为天线辐射体，而宽带振子本身具有较低的阻抗特性，可以改善天线阻抗的频率特性，拓宽天线阻抗带宽；振子体为笼形的天线的工作性能类似于竖直放置的偶极子天线，由于其馈电方式有别于底馈天线，受天线载体、周围环境的影响较小，而对于中馈天线，由于馈电点的上移，当天线载体及安装位置改变时，天线的性能改变较少，天线的输入阻抗变化不大，便于实现匹配；本专利在设计时采用一体化的设计方案，天线整体为立式圆柱体结构，天线罩与天线上盖固定连接，天线辐射体部分密封在天线罩内，只通过天线的接口插座与外界相连，天线罩下部通过法兰盘结构，用螺栓穿过法兰盘结构上的安装孔与外部支架安装固定，其整体采用密封结构，能较好地防护和阻隔外界环境对辐射体的各种影响和破坏，使得天线能在恶劣的环境中稳定可靠地工作；天线在组装时天线辐射体两端各有一个天线支撑盖将其与天线罩联接固定，并通过安装中间支撑对天线辐射体中间部分实施加固措施，增强天线地抗震抗冲击性能；另外天线罩采用介电损耗小、耐盐雾、耐腐蚀和不易老化的优质环氧玻璃钢加工而成，在保证天线强度和各项防护要求的同时尽可能的减少对天线辐射性能的影响。
【附图说明】
图1为本发明的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种笼形中馈宽带天线，包括天线上盖1、天线罩3、电缆8和接口插座9，天线上盖1与天线罩3的顶部固定连接，在天线罩3内安装有天线辐射体，天线辐射体由位于天线罩3内上部的上辐射体4和位于天线罩3内下部的下辐射体7组成，上辐射体4和下辐射体7通过中间联接体5连接在一起，在天线辐射体的中部通过中间支撑6进行加固，在上辐射体4的顶部以及下辐射体7底部均安装有天线支撑盖2，电缆8的一端与下辐射体7的顶部连接，另一端与接口插座9连接，接口插座9固定在天线罩3的底部。
天线上盖1和天线罩3采用环氧玻璃钢材料制作，土辐射体4和下辐射体7采用纯铜材料制作，中间联接体5采用聚四氟乙烯材料制作。
如图1所示，天线罩3的下端为法兰盘结构，并设置有安装孔10。
本发明的工作原理如下：
如图1所示，天线整体为立式圆柱体结构，天线罩3与天线上盖1固定连接，天线辐射体密封在天线罩3内，只通过天线的接口插座9与外界相连，天线罩3下部通过法兰盘结构，用螺栓穿过法兰盘结构上的安装孔10与外部支架安装固定，其整体采用密封结构，能较好地防护和阻隔外界环境对辐射体的各种影响和破坏，使得天线能在恶劣的环境中稳定可靠地工作；天线在组装时天线辐射体两端各有一个天线支撑盖2将其与天线罩3联接固定，并通过安装中间支撑6对天线辐射体中间部分实施加固措施，增强天线的抗震抗冲击性能；另外天线罩3采用介电损耗小、耐盐雾、耐腐蚀和不易老化的优质环氧玻璃钢加工而成，在保证天线强度和各项防护要求的同时尽可能的减少对天线辐射性能的影响。
由于笼形天线是低特性阻抗的对称振子，且阻抗随工作波长的变化比较缓慢，同时，中馈天线由于馈电方式有别于底馈天线，受天线载体、周围环境的影响较小，因此，笼形中馈天线被广泛的应用于车辆舰艇等移动的短波，超短波通信中。
在本发明中，首先应用基于矩量法软件对图1所示的笼形中馈天线进行建模，研究了笼形天线的笼半径、底锥高度及馈线长度对天线电特性的影响，初步了解了笼形天线的宽频带电性能。其次，结合遗传算法，对笼形中馈天线的各结构参数进行了优化设计与研究。