專利名稱：開放式諧振腔中波發(fā)射天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型所涉及的是開放式諧振腔中波發(fā)射天線，它是一種新型的無線廣播中波發(fā)射裝置。
一種開放式諧振腔中波發(fā)射天線，它由發(fā)射體和阻抗變換器兩大部分組成。其特征在于發(fā)射體由頂盤、支撐內(nèi)筒和支撐外筒、底盤以及地盤構(gòu)成。倒圓錐形的頂盤下端通過螺釘連接在支撐外筒與支撐內(nèi)筒上并由它支撐著，支撐外筒的下端連接在底盤上。底盤通過絕緣支柱座落在方形地盤上，支撐內(nèi)筒座落在地盤上。地盤通過剛性支撐架座落在地面。支撐內(nèi)筒和支撐外筒構(gòu)成為腔體結(jié)構(gòu)，腔體內(nèi)裝有內(nèi)導(dǎo)體。內(nèi)導(dǎo)體上端與頂盤連接，內(nèi)導(dǎo)體下端與阻抗變換器輸出的E端相連。內(nèi)導(dǎo)體是由一根金屬導(dǎo)管構(gòu)成內(nèi)、外同心圈平面并間隔一定距離螺旋狀地圍繞在內(nèi)筒外壁上，并由內(nèi)管壁上的絕緣支架支撐。阻抗變換器輸出D端與底盤相連，阻抗變換器的地線連接地盤。
頂盤由型鋼構(gòu)成倒圓錐型骨架，骨架上鋪有金屬扳或者金屬網(wǎng)。在頂盤中心與支撐外筒連接處設(shè)有圓錐型的防雨罩，防雨罩與頂盤骨架有拉桿相連。
發(fā)射體的頂盤上園面距地面高度為3.42-14.72米，底盤與地盤之間的距離為0.35-1.20米，圓形底盤的直徑為5.20-15.80米，方形地盤的邊長為5.00×5.00-12.00×12.00米。
內(nèi)導(dǎo)體的內(nèi)、外同心圈平面設(shè)計有5-7個，每個的間隔為0.65-2.16米，金屬導(dǎo)管選用導(dǎo)電性能好且易彎曲的紫銅管。
阻抗變換器內(nèi)的電路設(shè)計為發(fā)射機(jī)饋線的芯線分為兩路，一路通過一個線圈與內(nèi)導(dǎo)體連接，連接處通過電容接地。另一路通過電容與底盤，連接，連接處通過一個線圈接地，同時發(fā)射機(jī)饋線的地線與地盤相連。
構(gòu)成腔體的支撐內(nèi)筒和支撐外筒以及內(nèi)筒上的支架均選用不飽和聚酯玻璃鋼或聚四氟乙烯材料。
底盤、地盤的材料為金屬板或剛性金屬網(wǎng)。
本實用新型提供的開放式諧振腔中波發(fā)射天線，它占地面積小，感應(yīng)場小，而且不需敷埋地網(wǎng)就可以實現(xiàn)較高的發(fā)射效率。同時天線的倒錐形頂盤，具有抑制天波和加強(qiáng)地波場強(qiáng)的作用，覆蓋面積大。
圖2為本實用新型的平面剖視圖。
圖3為放射線圈的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為阻抗變換器的電路原理圖。
圖5為本實用新型的集總參數(shù)電路設(shè)計原理圖。
其中1、頂盤， 2、支撐外筒， 3、支撐內(nèi)筒， 4、內(nèi)導(dǎo)體， 5、底盤， 6、絕緣支柱， 7、地盤， 8、支撐架， 9、防雨罩， 10、絕緣支架， 11、剛性骨架， 12、拉桿， 13、金屬板。
實施例說明結(jié)合附圖
對實用新型的結(jié)構(gòu)加以說明一種開放式諧振腔中波發(fā)射天線，由發(fā)射體和阻抗變換器15兩大部分組成。發(fā)射體由頂盤1、支撐外筒2和內(nèi)筒3、底盤5和地盤7所構(gòu)成。倒圓錐形的頂盤1下端通過螺釘連接在支撐外筒2與支撐內(nèi)筒3上，并由內(nèi)筒3和外筒2支撐著。支撐外筒2下端連接在圓形底盤5上。底盤5通過絕緣支柱6座落在方形地盤7上。絕緣支柱6選用不飽和聚酯玻璃鋼或聚四氟乙烯或高頻瓷材料制成。支撐內(nèi)筒3的下端座落在地盤7上，地盤7通過剛性支撐架8座落在地面。剛性支撐架8由槽鋼焊接制成。由支撐外筒2和支撐內(nèi)筒3構(gòu)成為發(fā)射腔體，發(fā)射腔體的支撐外筒2和支撐內(nèi)筒3選用不飽和聚酯玻璃鋼或聚四氟乙烯材料制成。在腔體內(nèi)裝有內(nèi)導(dǎo)體4，內(nèi)導(dǎo)體4上端與頂盤1連接，內(nèi)導(dǎo)體4的下端與阻抗變換器15輸出E端相連。內(nèi)導(dǎo)體4是由一根金屬導(dǎo)管構(gòu)成內(nèi)、外同心圈的平面，并間隔一定距離螺旋狀地圍繞在支撐內(nèi)筒3外壁上，并由內(nèi)管3壁上的絕緣支架10支撐著。內(nèi)導(dǎo)體4的內(nèi)、外同心圈設(shè)計有5-7個，每個同心圈間隔為0.65-2.16米，金屬導(dǎo)管選用導(dǎo)電性能好且易彎曲的紫銅管。底盤5、地盤7的材料為金屬板或剛性金屬網(wǎng)。
本實用新型的阻抗變換器擔(dān)負(fù)阻抗和移相的任務(wù)。阻抗變換器15內(nèi)的電路設(shè)計為發(fā)射機(jī)饋線的芯線為兩路，一路通過一個線圈L與內(nèi)導(dǎo)體4連接，連接處通過電容C接地。另一路通過電容與底盤5連接，連接處通過一個線圈L接地，同時發(fā)射機(jī)饋線的地線與地盤8相連。
阻抗變換器15的輸出D端與底盤5相連接，阻抗變換器15的地線與地盤7相連接。
頂盤1由型鋼材構(gòu)成倒圓錐型的骨架11，骨架11上鋪有金屬板或者金屬網(wǎng)13，在頂盤中心與支撐外筒2連接處設(shè)有防雨罩9，防雨罩9為圓錐型的金屬板材圍成的。設(shè)置防雨罩9的目的是為了使發(fā)射腔體的內(nèi)導(dǎo)體4不受雨淋的侵襲，保持干燥，防雨罩9與骨架11還有拉桿12相連固定防雨罩9，拉桿12可選圓形、角形、方形或板材的金屬材料。
為實現(xiàn)發(fā)射中波為535-1605KHZ波段，其發(fā)射體的高度以及尺寸大小是不同的。本實用新型給出發(fā)射天線的發(fā)射體頂盤園面距地面高度為3.42-14.72米，底盤與地盤之間的距離為0.35-1.20米，圓形底盤的直徑為5.20-15.80米，方形地盤的邊長為5.00×5.00-12.00×12.00米。本實用新型給出天線的設(shè)計功率為1KW-10KW，工作頻率為1197KHZ，天線的高度為5.50米，距地面為7.50米，占地面積為100平方米。
本實用新型依據(jù)的是“開放型諧振腔”理論，將天線諧振腔體長度縮短，腔體內(nèi)導(dǎo)體線圈做成螺旋形；為了使腔體內(nèi)的能量更好地向空間輻射，諧振腔腔體做成開放式結(jié)構(gòu)，同時對電容器的電場進(jìn)行了畸變，將頂盤做成倒圓錐形，底盤做成圓盤形。這樣，頂盤和底盤以及和地之間組成的電容器和電感式內(nèi)導(dǎo)體線圈組成了開放型諧振腔。
開放式電容器的輻射場與電容器中開放式電場波源E的強(qiáng)弱有關(guān)，而電場波源E的大小又與電容器兩極板的電壓有關(guān)。因而需要通過特定的饋電提高電容器極板電壓，從而增大空間輻射；同時通過合理設(shè)計兩極板對地的電容，使電感電容自成電流回路，不需要通過地面形成回路與電源連接，沒有必要敷設(shè)地網(wǎng)。
上述描述，可以通過集總參數(shù)電路原理圖5加以說明。圖中L為內(nèi)導(dǎo)體的電感值，C1、C2分別為兩極板對“地”的等效電容。R1、R2分別為兩極板的等效輻射電阻。V為信號源，Jθ1、-Jθ2分別為相位超前全通網(wǎng)絡(luò)和相位滯后全通網(wǎng)絡(luò)。
設(shè)兩全通相移網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗相等為Z0，相移分別為θ1和-θ2；L輸入端與電容下極板輸入端對地的阻抗分別為Z1和Z2，其上的電壓、電流分別為V1、I1和V2、I2。再設(shè)電源輸入端電壓為V，則有V1=(1+Γ1)ejθ11+Γ1ej2θ1V----(1)]]>V2=(1+Γ2)e-jθ21+Γ2e-j2θ2V----(2)]]>若θ1＝θ2＝90°，則I1=V1Z1=jVZ0----(3)]]>I2=V2Z2=-jVZ0----(4)]]>由式(3)和(4)可知，輸入至天線的傳導(dǎo)電流自成回路，沒有傳導(dǎo)電流流向地面。但在天線的近端仍存在感應(yīng)電流，可以通過調(diào)整電容兩極板與地的阻抗，從而調(diào)整V1與V2，使它們對地的感應(yīng)電流相消。當(dāng)Z1處于諧振狀態(tài)時，有Z1＝R1，再因XC2>>R2,]]>故又有Z2≈-jXC2.]]>得出V1=jR1Z0V----(5)]]>V2=-jXC2Z0V----(6)]]>下面說明諧振腔體的內(nèi)導(dǎo)體是如何提高電容器極板的電壓V′2的
假設(shè)諧振腔內(nèi)內(nèi)導(dǎo)體的電波傳輸常數(shù)為α+jβ，其中α為衰減常數(shù)，β為相移常數(shù)。因電容上極板的電壓反射系數(shù)?！?，故有V1′V1=2e-(α+jβ)l1+e-2(α+jβ)l]]>=2e-αl·e-jβl1+e-2αl·e-j2βl]]>若β1＝90°，則上式為V2′=-jV1sh(αl)----(7)]]>由式(6)、(7)得V2′=R1Z0sh(αl)V----(8)]]>因腔體內(nèi)導(dǎo)體輻射很小，即αl＜＜1，故有V′2＞＞V。
以上可知，因內(nèi)導(dǎo)體的電感存在，提高電容器上極板電壓，可使LC天線向空間輻射得以增強(qiáng)。
以上涉及的內(nèi)導(dǎo)體電的直徑遠(yuǎn)小于波長，將它看成螺旋狀天線參與輻射，其電流產(chǎn)生的磁場由式(3)及麥?zhǔn)戏匠?可知超前電壓V為90度。再由式(1、2)以及麥?zhǔn)戏匠?可知，電容器中的電場E產(chǎn)生的磁場亦超前電壓V為90度，故它們在空間產(chǎn)生的輻射場互相疊加增強(qiáng)。經(jīng)測試，其增益和效率與傳統(tǒng)塔式天線大有提高。
此外，本實用新型天線為圓錐型頂盤，它具有抑制天波和加強(qiáng)地波場強(qiáng)的作用，覆蓋面積可得到擴(kuò)大。這為小功率、多布點、靈活機(jī)動地實現(xiàn)中波同步廣播開辟了美好的前景。
權(quán)利要求1.一種開放式諧振腔中波發(fā)射天線，它由發(fā)射體和阻抗變換器兩大部分組成，其特征在于發(fā)射體由頂盤、支撐內(nèi)筒和支撐外筒、底盤以及地盤構(gòu)成；倒圓錐形的頂盤下端通過螺釘連接在支撐外筒與支撐內(nèi)筒上并由它支撐著，支撐外筒的下端連接在底盤上，底盤通過絕緣支柱座落在方形地盤上，支撐內(nèi)筒座落在地盤上，地盤通過剛性支撐架座落在地面；支撐內(nèi)筒和支撐外筒構(gòu)成為腔體結(jié)構(gòu)，腔體內(nèi)裝有內(nèi)導(dǎo)體，內(nèi)導(dǎo)體上端與頂盤連接，內(nèi)導(dǎo)體下端與阻抗變換器輸出的E端相連；內(nèi)導(dǎo)體是由一根金屬導(dǎo)管構(gòu)成內(nèi)、外同心圈平面并間隔一定距離螺旋狀地圍繞在內(nèi)筒外壁上，并由內(nèi)管壁上的絕緣支架支撐，阻抗變換器輸出的D端與底盤相連，阻抗變換器的地線連接地盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式諧振腔中波發(fā)射天線，其特征在于頂盤由型鋼構(gòu)成倒圓錐型骨架，骨架上鋪有金屬扳或者金屬網(wǎng)，在頂盤中心與支撐外筒連接處設(shè)有圓錐型的防雨罩，防雨罩與頂盤骨架有拉桿相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式諧振腔中波發(fā)射天線，其特征在于發(fā)射體的頂盤上園面距地面高度為3.42-14.72米，底盤與地盤之間的距離為0.35-1.20米，圓形底盤的直徑為5.20-15.80米，方形地盤的邊長為5.00×5.00-12.00×12.00米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式諧振腔中波發(fā)射天線，其特征在于內(nèi)導(dǎo)體的內(nèi)、外同心圈平面設(shè)計有5-7個，每個的間隔為0.65-2.16米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式諧振腔中波發(fā)射天線，其特征在于發(fā)射機(jī)饋線的芯線分為兩路，一路通過一個線圈與內(nèi)導(dǎo)體連接，連接處通過電容接地；另一路通過電容與底盤連接，連接處通過一個線圈接地，同時發(fā)射機(jī)饋線的地線與地盤相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式諧振腔中波發(fā)射天線，其特征在于構(gòu)成腔體的支撐內(nèi)筒和支撐外筒以及內(nèi)筒上的支架均選用不飽和聚酯玻璃鋼或聚四氟乙烯材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式諧振腔中波發(fā)射天線，其特征在于底盤、地盤的材料為金屬板或剛性金屬網(wǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式諧振腔中波發(fā)射天線，其特征在于金屬導(dǎo)管選用導(dǎo)電性能好且易彎曲的紫銅管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式諧振腔中波發(fā)射天線，其特征在于絕緣支柱選用不飽和聚酯玻璃鋼或聚四氟乙烯或高頻瓷材料制成。
專利摘要開放式諧振腔中波發(fā)射天線是一種新型的無線廣播中波發(fā)射裝置。它由發(fā)射體和阻抗變換器兩大部分組成。發(fā)射體的倒圓錐形的頂盤下端通過螺釘連接在支撐筒上，支撐筒連接在底盤上。底盤通過絕緣支柱座落在地盤上。支撐內(nèi)筒和支撐外筒構(gòu)成的腔體裝有內(nèi)導(dǎo)體。內(nèi)導(dǎo)體上端與頂盤連接，內(nèi)導(dǎo)體下端與阻抗變換器輸出的E端相連。阻抗變換器輸出D端與底盤相連，阻抗變換器的地線連接地盤。本實用新型的開放式諧振腔中波發(fā)射天線，它占地面積小，感應(yīng)場小，而且不需敷埋地網(wǎng)就可以實現(xiàn)較高的發(fā)射效率。同時天線為倒錐形的頂盤，具有抑制天波和加強(qiáng)地波場強(qiáng)的作用，覆蓋面積大。
文檔編號H01Q1/12GK2582190SQ02294708
公開日2003年10月22日 申請日期2002年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
發(fā)明者何根生, 崔志民, 方慶浩 申請人:眾力傳播科技有限公司