一种L波段弹载共形阵列天线制造技术

技术编号:12591212 阅读:137 留言:0更新日期:2015-12-24 16:43
本实用新型专利技术涉及一种L波段弹载共形阵列天线。弹体飞行过程需实时对弹体姿态、速度、位置进行监测和反馈,为实现抗干扰、通信无盲区,需具有全向辐射功能,工作极化方式需为圆极化。本实用新型专利技术包括天线辐射单元、同轴功分器、天线罩和弹体;弹体呈圆筒形,内部安置同轴功分器;弹体中段外周设置环形的凹槽,环向均匀布置四个天线辐射单元,天线辐射单元呈弧板形,形状与弹体相适应;天线辐射单元外环套圆筒状的天线罩,外壁与弹体外壁共面;同轴功分器通过四条同轴电缆与四个天线辐射单元相接。本实用新型专利技术在正常工作频率带宽和方向图带宽的前提下实现圆极化,电磁波全向辐射,达到要求电气指标,结构方面天线体积小、重量轻,便于安装和调试。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种微带阵列天线,具体涉及一种L波段弹载共形阵列天线
技术介绍
在某些卫星导航定位系统或者微波通信系统中,一方面为了提高通信质量,减小电磁波能量损失,另一方面为了精确定位、实时跟踪和通信,往往要求终端天线损耗低、受干扰程度小,信号能够全方位覆盖。特别是弹体在飞行过程中,必须实时对弹体的飞行姿态和飞行速度以及相关位置信息进行监测和反馈。这时就需要天线工作极化方式为圆极化,可以抗干扰;电磁波全向辐射,通信无盲区。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种L波段弹载共形阵列天线,方便在导航定位通信领域的信号监测和传输。本技术所采用的技术方案是:—种L波段弹载共形阵列天线,其特征在于:包括天线辐射单元、同轴功分器、天线罩和弹体;弹体呈圆筒形,内部安置有同轴功分器;弹体中段外周设置环形的凹槽,凹槽内环向均匀布置有四个天线辐射单元,天线辐射单元呈弧板形,形状与弹体相适应;天线辐射单元外环套有圆筒状的天线罩,天线罩的外壁与弹体外壁共面;同轴功分器通过四条同轴电缆与四个天线辐射单元相接。天线辐射单元由外到内包括三层弧片结构,辐射片、介质板和接地板;天线辐射单元内侧设置有同轴连接器,通过同轴电缆接入同轴功分器的同轴连接器。同轴功分器包含有腔体;腔体顶端设置一个同轴连接器,底端设置四个同轴连接器;顶端的一个同轴连接器通过腔体内部的微带板与底端的四个同轴连接器相接。介质板为正方形弧片,采用Rogers TMM 1i材料;辐射片为圆形弧片,采用铜箔材料。微带板为矩形,由微带传输线、微带介质板、微带接地板组成。本技术具有以下优点:本技术对天线辐射单元和同轴功分器的相关参数分别进行了设计优化。在保证所要求的正常工作频率带宽和方向图带宽的前提下,实现天线工作极化方式为圆极化,电磁波全向辐射,并达到要求的电气指标(增益、轴比、波束宽度、驻波比等),结构方面天线体积小、重量轻,便于安装和调试,其中同轴功分器达到低插入损耗,等幅同相输出等技术要求。总体设计实现了弹载共形天线要求的功能,并适用于卫星导航定位以及微波通信等领域。本技术采用天线辐射单元和同轴功分器的组合方式,其特点在于一方面天线要安装在弹体上,需与弹体的曲率一样,这样就要求天线的结构形式为共形。另一方面一分四同轴功分器等幅同相输出四路信号,当信号分别进入四个天线单元时,由于外界电磁波信号的激励,通过相位、幅度的叠加实现功率的合成(方向图合成),最终实现天线圆极化全向辐射,进而解决了单天线波束窄、辐射盲区,不能实时定位的问题。【附图说明】 图1是本技术俯视结构图。图2是本技术刨面结构图。图3是天线辐射单元的剖面结构图。图4是同轴功分器的剖面结构图。图5是天线罩的剖面结构图。图6是弹体的剖面结构图。图中,1-天线辐射单元,2-同轴功分器,3-天线罩,4-弹体,11-同轴电缆,12-同轴连接器,13-接地板,14-介质板,15-辐射片,21-微带板,22-腔体。【具体实施方式】下面结合【具体实施方式】对本技术进行详细的说明。本技术涉及一种L波段弹载共形阵列天线,包括天线辐射单元1、同轴功分器2、天线罩3和弹体4,天线辐射单元1、同轴功分器2、天线罩3全部安装在弹体上后固定不动,随载体一起做运动。弹体4呈圆筒形,内部安置有同轴功分器2 ;弹体4中段外周设置环形的凹槽,凹槽内环向均匀布置有四个天线辐射单元1,分别按0°、90°、180°、270°的位置关系安装。天线辐射单元I呈弧板形,形状与弹体4相适应;天线辐射单元I外环套有圆筒状的天线罩3,天线罩3的外壁与弹体4外壁共面。同轴功分器2通过四条同轴电缆11与四个天线辐射单元I相接。每个天线辐射单元I有一个端口,共四个端口 ;同轴功分器2有一个输入口和四个输出口,共五个端口。所述天线辐射单元I具有良好的频率带宽和方向图带宽,反射小,损耗低,体积小、低刨面、便于共形。在单独使用时,其工作频率可以是单频或是多频,主要的结构形式为单层和多层。天线辐射单元I由外到内包括三层弧片结构,辐射片15、介质板14和接地板13,均为共形;天线辐射单元I内侧设置有同轴连接器12,通过同轴电缆11接入同轴功分器2的同轴连接器12。天线辐射单元I的关键部件为介质板14和辐射片15,介质板14为正方形弧片,采用Rogers TMM 1i (tm)材料,福射片15为圆形弧片,采用铜箔材料。由于天线工作在L波段,频率低、波长长,为了减小天线的体积必须通过加大介质板的介电常数,达到减小导内波长的效果?、(其中,导内波长,λ。:自由空间波长,ε e:有效介电常数),最终介质板14是由性能稳定,型号为Rogers TMM 1i (tm)的介质材料加工而成,其结构尺寸为:外形a*b=60mm*60mm,厚度h=3.8mm ;电气参数为:介电常数ε r=9.8,损耗正切角tan=2*10 3。为了实现天线的工作极化方式为圆极化,并且具有良好的轴比带宽特性,需要在圆形辐射片与轴线夹角为45°的边沿位置上对称的开两个矩形槽,并且需在辐射片位于中心点的附近找到最佳的馈电点,经过详细仿真优化设计辐射片15是由厚度很薄、导电性很好的铜箔加工而成,其结构尺寸为:半径r=21.546mm,切角深度a*b=2.5mm*4.7mm。所述同轴功分器2包含有腔体22 ;腔体22顶端设置一个同轴连接器12,为输入端口,底端设置四个同轴连接器12,为输出端口 ;顶端的一个同轴连接器12通过腔体22内部的微带板21与底端的四个同轴连接器12相接。同轴功分器2的关键部件为微带板21,微带板21为矩形,由微带传输线、微带介质板、微带接地板组成,要求功率一分四且每个输出口的幅度和相位一致性要好,其输入和输出特性阻抗为50 Ω与SMA同轴连接器进行匹配。同轴功分器2具有很宽的工作频率带宽,电气性能在倍频的基础上也能达到很好的指标。但是由于采用微带线的结构形式使其可承受的功率容量有限,如果改为带状线形式承受的功率容量会变大,该产品对功率要求不高故采用微带板方案。为了实现天线的功能和提高天线的工作效率,对功分器的指标要求较高,特别是输出电压驻波比、插入损耗、输出端口隔离度、幅度不平衡度、相位不平衡度需做到最优设计。考虑其使用的工作环境设计同轴功分器和设计天线一样需考虑其体积、重量问题,在电参数设计时特别是微带板介电常数的选择上,还是得选择数值大、性能稳定的介质材料。在结构设计时必须保证第一:微带板与腔体的内腔上表面留有一定的安全距离,第二:对功分器的腔体需进行减重处理。功分器设计完成后在后期的装配过程中,微带板的接地板要与腔体的内腔下表面完全良好接触,避免产生缝隙,导致驻波和损耗变大。在调试过程中同轴连接器的内导体与微带线的焊接点要尽量小,防止加大端口的回波损耗;一般实测微带线的端口隔离度为-15dB~-16dB,为了提高各个端口之间的隔离度,需在输出微带线的合适位置外加与之阻抗匹配的电阻。经过详细仿真优化设计,该同轴一分四功分器可实现的指标为:VSffR 彡 1.15,IL 彡 0.25dB,ISO 彡-25 dB,ΔΑ 彡 0.2 dB,ΔΡ 彡 ±3°。同轴电缆11采用带有SMA-JJ连接器的柔软低损耗电缆;同轴连接器12为SMA-K接头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种L波段弹载共形阵列天线,其特征在于:包括天线辐射单元(1)、同轴功分器(2)、天线罩(3)和弹体(4);弹体(4)呈圆筒形,内部安置有同轴功分器(2);弹体(4)中段外周设置环形的凹槽,凹槽内环向均匀布置有四个天线辐射单元(1),天线辐射单元(1)呈弧板形,形状与弹体(4)相适应;天线辐射单元(1)外环套有圆筒状的天线罩(3),天线罩(3)的外壁与弹体(4)外壁共面;同轴功分器(2)通过四条同轴电缆(11)与四个天线辐射单元(1)相接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:孙涛刘学涛李玉青
申请(专利权)人:西安航天恒星科技实业集团公司
类型:新型
国别省市:陕西;61

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