一種l波段彈載共形陣列天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種微帶陣列天線，具體涉及一種L波段彈載共形陣列天線。
【背景技術】
[0002]在某些衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)或者微波通信系統(tǒng)中，一方面為了提高通信質量，減小電磁波能量損失，另一方面為了精確定位、實時跟蹤和通信，往往要求終端天線損耗低、受干擾程度小，信號能夠全方位覆蓋。
[0003]特別是彈體在飛行過程中，必須實時對彈體的飛行姿態(tài)和飛行速度以及相關位置信息進行監(jiān)測和反饋。這時就需要天線工作極化方式為圓極化，可以抗干擾；電磁波全向輻射，通信無盲區(qū)。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種L波段彈載共形陣列天線，方便在導航定位通信領域的信號監(jiān)測和傳輸。
[0005]本實用新型所采用的技術方案是:
[0006]—種L波段彈載共形陣列天線，其特征在于:
[0007]包括天線輻射單元、同軸功分器、天線罩和彈體；
[0008]彈體呈圓筒形，內部安置有同軸功分器；彈體中段外周設置環(huán)形的凹槽，凹槽內環(huán)向均勻布置有四個天線輻射單元，天線輻射單元呈弧板形，形狀與彈體相適應；天線輻射單元外環(huán)套有圓筒狀的天線罩，天線罩的外壁與彈體外壁共面；
[0009]同軸功分器通過四條同軸電纜與四個天線輻射單元相接。
[0010]天線輻射單元由外到內包括三層弧片結構，輻射片、介質板和接地板；
[0011]天線輻射單元內側設置有同軸連接器，通過同軸電纜接入同軸功分器的同軸連接器。
[0012]同軸功分器包含有腔體；
[0013]腔體頂端設置一個同軸連接器，底端設置四個同軸連接器；
[0014]頂端的一個同軸連接器通過腔體內部的微帶板與底端的四個同軸連接器相接。
[0015]介質板為正方形弧片，采用Rogers TMM 1i材料；
[0016]輻射片為圓形弧片，采用銅箔材料。
[0017]微帶板為矩形，由微帶傳輸線、微帶介質板、微帶接地板組成。
[0018]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0019]本實用新型對天線輻射單元和同軸功分器的相關參數(shù)分別進行了設計優(yōu)化。在保證所要求的正常工作頻率帶寬和方向圖帶寬的前提下，實現(xiàn)天線工作極化方式為圓極化，電磁波全向輻射，并達到要求的電氣指標(增益、軸比、波束寬度、駐波比等)，結構方面天線體積小、重量輕，便于安裝和調試，其中同軸功分器達到低插入損耗，等幅同相輸出等技術要求。總體設計實現(xiàn)了彈載共形天線要求的功能，并適用于衛(wèi)星導航定位以及微波通信等領域。
[0020]本實用新型采用天線輻射單元和同軸功分器的組合方式，其特點在于一方面天線要安裝在彈體上，需與彈體的曲率一樣，這樣就要求天線的結構形式為共形。另一方面一分四同軸功分器等幅同相輸出四路信號，當信號分別進入四個天線單元時，由于外界電磁波信號的激勵，通過相位、幅度的疊加實現(xiàn)功率的合成(方向圖合成)，最終實現(xiàn)天線圓極化全向輻射，進而解決了單天線波束窄、輻射盲區(qū)，不能實時定位的問題。
【附圖說明】
[0021 ] 圖1是本實用新型俯視結構圖。
[0022]圖2是本實用新型刨面結構圖。
[0023]圖3是天線輻射單元的剖面結構圖。
[0024]圖4是同軸功分器的剖面結構圖。
[0025]圖5是天線罩的剖面結構圖。
[0026]圖6是彈體的剖面結構圖。
[0027]圖中，1-天線輻射單元，2-同軸功分器，3-天線罩，4-彈體，11-同軸電纜，12-同軸連接器，13-接地板，14-介質板，15-輻射片，21-微帶板，22-腔體。
【具體實施方式】
[0028]下面結合【具體實施方式】對本實用新型進行詳細的說明。
[0029]本實用新型涉及一種L波段彈載共形陣列天線，包括天線輻射單元1、同軸功分器2、天線罩3和彈體4，天線輻射單元1、同軸功分器2、天線罩3全部安裝在彈體上后固定不動，隨載體一起做運動。
[0030]彈體4呈圓筒形，內部安置有同軸功分器2 ;彈體4中段外周設置環(huán)形的凹槽，凹槽內環(huán)向均勻布置有四個天線輻射單元1，分別按0°、90°、180°、270°的位置關系安裝。天線輻射單元I呈弧板形，形狀與彈體4相適應；天線輻射單元I外環(huán)套有圓筒狀的天線罩3，天線罩3的外壁與彈體4外壁共面。同軸功分器2通過四條同軸電纜11與四個天線輻射單元I相接。每個天線輻射單元I有一個端口，共四個端口 ；同軸功分器2有一個輸入口和四個輸出口，共五個端口。
[0031]所述天線輻射單元I具有良好的頻率帶寬和方向圖帶寬，反射小，損耗低，體積小、低刨面、便于共形。在單獨使用時，其工作頻率可以是單頻或是多頻，主要的結構形式為單層和多層。天線輻射單元I由外到內包括三層弧片結構，輻射片15、介質板14和接地板13，均為共形；天線輻射單元I內側設置有同軸連接器12，通過同軸電纜11接入同軸功分器2的同軸連接器12。
[0032]天線輻射單元I的關鍵部件為介質板14和輻射片15，介質板14為正方形弧片，采用Rogers TMM 1i (tm)材料，福射片15為圓形弧片，采用銅箔材料。
[0033]由于天線工作在L波段，頻率低、波長長，為了減小天線的體積必須通過加大介質板的介電常數(shù)，達到減小導內波長的效果?、(其中，導內波長，λ。:自由空間波長，ε e:有效介電常數(shù))，最終介質板14是由性能穩(wěn)定，型號為Rogers TMM 1i (tm)的介質材料加工而成，其結構尺寸為:外形a*b=60mm*60mm，厚度h=3.8mm ;電氣參數(shù)為:介電常數(shù)ε r=9.8，損耗正切角tan=2*10 3。
[0034]為了實現(xiàn)天線的工作極化方式為圓極化，并且具有良好的軸比帶寬特性，需要在圓形輻射片與軸線夾角為45°的邊沿位置上對稱的開兩個矩形槽，并且需在輻射片位于中心點的附近找到最佳的饋電點，經過詳細仿真優(yōu)化設計輻射片15是由厚度很薄、導電性很好的銅箔加工而成，其結構尺寸為:半徑r=21.546mm，切角深度a*b=2.5mm*4.7mm。
[0035]所述同軸功分器2包含有腔體22 ;腔體22頂端設置一個同軸連接器12，為輸入端口，底端設置四個同軸連接器12，為輸出端口 ；頂端的一個同軸連接器12通過腔體22內部的微帶板21與底端的四個同軸連接器12相接。同軸功分器2的關鍵部件為微帶板21，微帶板21為矩形，由微帶傳輸線、微帶介質板、微帶接地板組成，要求功率一分四且每個輸出口的幅度和相位一致性要好，其輸入和輸出特性阻抗為50 Ω與SMA同軸連接器進行匹配。
[0036]同軸功分器2具有很寬的工作頻率帶寬，電氣性能在倍頻的基礎上也能達到很好的指標。但是由于采用微帶線的結構形式使其可承受的功率容量有限，如果改為帶狀線形式承受的功率容量會變大，該產品對功率要求不高故采用微帶板方案。為了實現(xiàn)天線的功能和提高天線的工作效率，對功分器的指標要求較高，特別是輸出電壓駐波比、插入損耗、輸出端口隔離度、幅度不平衡度、相位不平衡度需做到最優(yōu)設計?？紤]其使用的工作環(huán)境設計同軸功分器和設計天線一樣需考慮其體積、重量問題，在電參數(shù)設計時特別是微帶板介電常數(shù)的選擇上，還是得選擇數(shù)值大、性能穩(wěn)定的介質材料。在結構設計時必須保證第一:微帶板與腔體的內腔上表面留有一定的安全距離，第二:對功分器的腔體需進行減重處理。功分器設計完成后在后期的裝配過程中，微帶板的接地板要與腔體的內腔下表面完全良好接觸，避免產生縫隙，導致駐波和損耗變大。在調試過程中同軸連接器的內導體與微帶線的焊接點要盡量小，防止加大端口的回波損耗；一般實測微帶線的端口隔離度為-15dB~-16dB，為了提高各個端口之間的隔離度，需在輸出微帶線的合適位置外加與之阻抗匹配的電阻。經過詳細仿真優(yōu)化設計，該同軸一分四功分器可實現(xiàn)的指標為:VSffR 彡 1.15，IL 彡 0.25dB，ISO 彡-25 dB，ΔΑ 彡 0.2 dB，ΔΡ 彡 ±3°。
[0037]同軸電纜11采用帶有SMA-JJ連接器的柔軟低損耗電纜；同軸連接器12為SMA-K接頭。
[0038]在該天線性能指標測試時主要分四個步驟進行測試:
[0039]第一:測試同軸功分器的電氣參數(shù)，主要為Sll和S21 ；
[0040]第二:將單個天線輻射單元安裝在測試工裝上，并測試單個天線輻射單元的輻射特性和S參數(shù)，主要包含:增益、波束寬度、軸比和Sll ;
[0041]第三:用同軸電纜把同軸功分器和四個天線輻射單元進行連接，測試連接后的天線系統(tǒng)輻射特性和S參數(shù)；
[0042]第四:完成第三步的測試后加上天線罩，再次測試天線系統(tǒng)的輻射特性和S參數(shù)；
[0043]觀察上述測試過程的測試數(shù)據(jù)，判斷是否實現(xiàn)該L波段彈載共形陣列天線要求的功能。
[0044]本實用新型的內容不限于實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本實用新型說明書而對本實用新型技術方案采取的任何等效的變換，均為本實用新型的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種L波段彈載共形陣列天線，其特征在于: 包括天線輻射單元(I)、同軸功分器(2 )、天線罩(3 )和彈體(4); 彈體(4)呈圓筒形，內部安置有同軸功分器(2);彈體(4)中段外周設置環(huán)形的凹槽，凹槽內環(huán)向均勻布置有四個天線輻射單元(1)，天線輻射單元(I)呈弧板形，形狀與彈體(4)相適應；天線輻射單元(I)外環(huán)套有圓筒狀的天線罩(3)，天線罩(3)的外壁與彈體(4)外壁共面； 同軸功分器(2 )通過四條同軸電纜(11)與四個天線輻射單元(I)相接。2.根據(jù)權利要求1所述的一種L波段彈載共形陣列天線，其特征在于: 天線輻射單元(I)由外到內包括三層弧片結構，輻射片(15)、介質板(14)和接地板(13)； 天線輻射單元(I)內側設置有同軸連接器(12)，通過同軸電纜(11)接入同軸功分器(2)的同軸連接器(12)。3.根據(jù)權利要求2所述的一種L波段彈載共形陣列天線，其特征在于: 同軸功分器(2)包含有腔體(22); 腔體(22)頂端設置一個同軸連接器(12)，底端設置四個同軸連接器(12); 頂端的一個同軸連接器(12)通過腔體(22)內部的微帶板(21)與底端的四個同軸連接器(12)相接。4.根據(jù)權利要求3所述的一種L波段彈載共形陣列天線，其特征在于: 介質板(14)為正方形弧片，采用Rogers TMM 1i (tm)材料； 輻射片(15)為圓形弧片，采用銅箔材料。5.根據(jù)權利要求4所述的一種L波段彈載共形陣列天線，其特征在于: 微帶板(21)為矩形，由微帶傳輸線、微帶介質板、微帶接地板組成。
【專利摘要】本實用新型涉及一種L波段彈載共形陣列天線。彈體飛行過程需實時對彈體姿態(tài)、速度、位置進行監(jiān)測和反饋，為實現(xiàn)抗干擾、通信無盲區(qū)，需具有全向輻射功能，工作極化方式需為圓極化。本實用新型包括天線輻射單元、同軸功分器、天線罩和彈體；彈體呈圓筒形，內部安置同軸功分器；彈體中段外周設置環(huán)形的凹槽，環(huán)向均勻布置四個天線輻射單元，天線輻射單元呈弧板形，形狀與彈體相適應；天線輻射單元外環(huán)套圓筒狀的天線罩，外壁與彈體外壁共面；同軸功分器通過四條同軸電纜與四個天線輻射單元相接。本實用新型在正常工作頻率帶寬和方向圖帶寬的前提下實現(xiàn)圓極化，電磁波全向輻射，達到要求電氣指標，結構方面天線體積小、重量輕，便于安裝和調試。
【IPC分類】H01Q1/42, H01Q21/00, H01Q1/38, H01Q1/28
【公開號】CN204905435
【申請?zhí)枴緾N201520698762
【發(fā)明人】孫濤, 劉學濤, 李玉青
【申請人】西安航天恒星科技實業(yè)(集團)公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月10日