CN102868019B - 一种无人机u型vhf天线 - Google Patents
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Abstract
一种无人机U型VHF天线，包括U型的辐射体，辐射体套在绝缘护套中，所述辐射体包括一个U型的辐射体支架，辐射体支架上等螺距绕制辐射带，辐射体支架一端接固定座，另一端接天线座，辐射带与天线座中的匹配器连接，本发明采用了宽频带阻抗匹配技术，应用了Advanced Design System2009仿真优化技术，很好地解决了天线高度问题，实现了良好的宽频带阻抗匹配，从而有效提高了天线辐射效率，提高了天线增益，具有拆装方便、抗毁和“三防”性能良好的优点。
Description
技术领域
本发明属于天线技术领域，适合用于无人机机载超短波跳频电台，涉及一种无人机U型VHF天线。
背景技术
目前，我国无人机通信系统中VHF（超短波）频段使用的天线大部分是刀形天线或直杆天线。VHF（超短波）频段刀形天线由于其物理尺寸受限，天线增益较低，不能满足无人机机载平台中继通信的需要；直杆天线又由于长度太长，在很多中小型无人机上没有安装位置。而无人机的使用场合日益广泛，作战效能逐渐明显和突出。所以现迫切需要研制新型天线以解决中小型无人机VHF频段天线安装问题和改善无人机机载系统的战术通信效果。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无人机U型VHF天线，工作频率为30MHz～88MHz VHF（超短波），提高了无人机通信系统中VHF（超短波）频段的使用效能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种无人机U型VHF天线，包括U型的辐射体1，辐射体1套在绝缘护套2中，所述辐射体1包括一个U型的辐射体支架5，辐射体支架5上等螺距绕制辐射带8，辐射体支架5一端接固定座7，另一端接天线座6，辐射带8与天线座6中的匹配器21连接。
所述辐射体支架5包括横向绝缘支管10，横向绝缘支管10的两端分别通过连接头12连接第一竖向绝缘支管9和第二竖向绝缘支管11。
所述横向绝缘支管10、第一竖向绝缘支管9和第二竖向绝缘支管11均是直径为25mm的PPR热熔管，第一竖向绝缘支管9长度为350mm、横向绝缘支管10长度为520mm、第二竖向绝缘支管11长度为415mm，各绝缘支管和连接头12之间用热熔枪安装固定。
所述辐射带8为宽度2.5mm的铜带，绕制螺距为3mm。
所述天线座6包括一个匹配器外壳13，匹配器21位于匹配器外壳13中，匹配器外壳13的顶端连接辐射体支架5，底端连接带插座的底盖14。
所述匹配器外壳13与辐射体支架5连接处设置有绝缘柱15。
所述底盖14由安装底盖18和设置在安装底盖18上的TNC-KF插座19构成。
所述匹配器外壳13包括一个匹配盒22，匹配器21安装在匹配盒22中，匹配盒22内侧壁与匹配器21间设置有绝缘衬套24，匹配盒22顶部和底部均与匹配器21间设置绝缘垫片25，匹配盒22顶端与辐射体支架5连接，连接侧有绝缘衬垫23。
所述匹配器21的匹配网络电路包括第一电感27、第二电感28、第三电感29、第四电感30、第一电容31和第二电容32，第一电感27的一端为匹配器21的输出端，接辐射带8，另一端接第二电感28和第一电容31的一端，第二电感28的另一端接第三电感29的一端，第三电感29的另一端接第四电感30和第二电容32的一端，第四电感30的另一端接地，第一电容31和第二电容32的另一端为匹配器21的输入端。
所述第一电感27电感量为：L=44uH，第二电感28电感量为：L=9uH，第三电感29电感量为：L=44uH，第四电感30电感量为9uH，第一电容31的容值为：C=20p，第二电容32的容值为：C=43p。
与现有技术相比，本发明采用了宽频带阻抗匹配技术，应用了AdvancedDesign System2009仿真优化技术，很好地解决了天线高度问题，实现了良好的宽频带阻抗匹配，从而有效提高了天线辐射效率，提高了天线增益。具有拆装方便、抗毁和“三防”性能良好的优点，天线满足国防使用要求。
附图说明
图1是本发明的总体结构图。
图2是本发明天线辐射体结构图。
图3是本发明天线辐射体支架结构图。
图4是本发明天线座结构图。
图5是本发明固定座结构图。
图6是本发明带插座的底盖结构图。
图7是本发明带外壳的匹配器结构图。
图8是本发明的匹配器匹配网络电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，本发明一种无人机U型VHF天线，包括U型的辐射体1，辐射体1套在绝缘护套2中，绝缘护套2上用小螺钉4安装天线铭牌3，用以显示天线信息。本结构采用底部馈电模式，应用了宽频带阻抗匹配原理。同时选用具有良好线性特性和耐高功率容量的器件，以解决天线高度问题和在工作频带范围内的阻抗匹配、噪声干扰、功率容量、频率响应的线性度等问题。
参照图2，本发明的天线辐射体1主要由辐射体支架5、天线座6、固定座7和辐射带8构成。其中辐射带8为2.5mm铜带，将辐射带8按照3mm的均匀螺距绕制在辐射体支架5上，以固定座7位置为起始端，并用胶带固定，天线座6和固定座7均采用螺纹结构与辐射体支架5安装，并均匀涂覆螺纹紧固剂。辐射带8的起始端用胶带固定即可，终止端与匹配器21的输出端用焊锡焊接。
参照图3，本发明的辐射体支架5包括横向绝缘支管10，横向绝缘支管10的两端分别通过连接头12连接第一竖向绝缘支管9和第二竖向绝缘支管11。各个绝缘支管均是直径为25mm的PPR热熔管，第一竖向绝缘支管9长度为350mm、横向绝缘支管10长度为520mm、第二竖向绝缘支管11长度为415mm，各绝缘支管和连接头12之间用热熔枪安装固定。
参照图4，本发明所述天线座6包括一个匹配器外壳13，匹配器21位于匹配器外壳13中，匹配器外壳13的顶端连接辐射体支架5，连接处设置有绝缘柱15，底端连接带插座的底盖14。
参照图5，本发明固定座7主要由顶端底盖16和绝缘柱17构成，顶端底盖16盖在绝缘柱17上。
参照图6，本发明带插座的底盖14主要由安装底盖18和设置在安装底盖18上的TNC-KF插座19构成，安装底盖18通过螺钉20与输入端装置连接。
参照图7，本发明带外壳的匹配器13主要由匹配器21、匹配盒22、绝缘衬垫23、绝缘衬套24和绝缘垫片25构成。匹配器21安装在匹配盒22中，匹配盒22内侧壁与匹配器21间设置有绝缘衬套24，匹配盒22顶部和底部均与匹配器21间设置绝缘垫片25，匹配盒22顶端与辐射体支架5连接，连接侧有绝缘衬垫23。其中绝缘衬垫23和绝缘衬套24外表面均匀涂覆有环氧树脂后装入匹配盒22，之后装入匹配器21，最后将绝缘垫片25用螺纹结构装入匹配盒22。
参照图8，本发明所述匹配器21的匹配网络电路包括第一电感27、第二电感28、第三电感29、第四电感30、第一电容31和第二电容32，第一电感27的一端为匹配器21的输出端，接辐射带8，另一端接第二电感28和第一电容31的一端，第二电感28的另一端接第三电感29的一端，第三电感29的另一端接第四电感30和第二电容32的一端，第四电感30的另一端接地，第一电容31和第二电容32的另一端为匹配器21的输入端，输入端的接地线与TNC-KF插座19的地焊接。
该匹配器有效解决了天线的宽频带阻抗匹配问题，所选用的器件均具有良好线性特性和较高的功率容量。第一电容31容值为20p，第二电容32容值为43p，第一电感27电感量为44uH，，第二电感28电感量为9uH，第三电感29uH电感量为44uH，第四电感30电感量为9uH。
在该天线的工作频率范围（30MHz～88MHz）内，有3个倍频程，已经属于宽带和超宽带的范畴，因此在工作频段内良好的阻抗匹配尤其重要。负则就会降低发射机的有效功率，影响通信效果。在该天线中就需要保证天线的输入阻抗与电台的输出阻抗良好匹配。在本天线中的做法是在电台和天线之间增加一个无源网络，这样就可以实现良好的阻抗匹配，从而保证通信效果。运用Ansoft HFSS三维电磁仿真软件对辐射体进行分析计算，不断优化天线的辐射方向图，直到满足国军标对VHF频段天线的增益方向图的指标要求。本发明的天线经过实测，在30～88MHz范围内，天线电压驻波比小于4.5，增益大于-4dB，符合全向军用天线的指标要求。
Claims (8)
1.一种无人机U型VHF天线，其特征在于：包括U型的辐射体(1)，辐射体(1)套在绝缘护套(2)中，所述辐射体(1)包括一个U型的辐射体支架(5)，辐射体支架(5)上等螺距绕制辐射带(8)，辐射体支架(5)一端接固定座(7)，另一端接天线座(6)，辐射带(8)与天线座(6)中的匹配器(21)连接，所述辐射带(8)为宽度2.5mm的铜带，绕制螺距为3mm，所述天线座(6)包括一个匹配器外壳(13)，匹配器(21)位于匹配器外壳(13)中，匹配器外壳(13)的顶端连接辐射体支架(5)，底端连接带插座的底盖(14)。
2.根据权利要求1所述无人机U型VHF天线，其特征在于：所述辐射体支架(5)包括横向绝缘支管(10)，横向绝缘支管(10)的一端通过一连接头(12)连接第一竖向绝缘支管(9)，另一端通过另一连接头(12)连接第二竖向绝缘支管(11)。
3.根据权利要求2所述无人机U型VHF天线，其特征在于：所述横向绝缘支管(10)、第一竖向绝缘支管(9)和第二竖向绝缘支管(11)均是直径为25mm的PPR热熔管，第一竖向绝缘支管(9)长度为350mm、横向绝缘支管(10)长度为520mm、第二竖向绝缘支管(11)长度为415mm，各绝缘支管和连接头(12)之间用热熔枪安装固定。
4.根据权利要求1所述无人机U型VHF天线，其特征在于：所述匹配器外壳(13)与辐射体支架(5)连接处设置有绝缘柱(15)。
5.根据权利要求1所述无人机U型VHF天线，其特征在于：所述底盖(14)由安装底盖(18)和设置在安装底盖(18)上的TNC-KF插座(19)构成。
6.根据权利要求1所述无人机U型VHF天线，其特征在于：所述匹配器外壳(13)包括一个匹配盒(22)，匹配器(21)安装在匹配盒(22)中，匹配盒(22)内侧壁与匹配器(21)间设置有绝缘衬套(24)，匹配盒(22)顶部和底部均与匹配器(21)间设置绝缘垫片(25)，匹配盒(22)顶端与辐射体支架(5)连接，连接侧有绝缘衬垫(23)。
7.根据权利要求1所述无人机U型VHF天线，其特征在于：所述匹配器(21)的匹配网络电路包括第一电感(27)、第二电感(28)、第三电感(29)、第四电感(30)、第一电容(31)和第二电容(32)，第一电感(27)的一端为匹配器(21)的输出端，接辐射带(8)，另一端接第二电感(28)和第一电容(31)的一端，第二电感(28)的另一端接第三电感(29)的一端，第三电感(29)的另一端接第四电感(30)和第二电容(32)的一端，第四电感(30)的另一端接地，第一电容(31)和第二电容(32)的另一端为匹配器(21)的输入端。
8.根据权利要求7所述无人机U型VHF天线，其特征在于：第一电感(27)电感量为：L＝44uH，第二电感(28)电感量为：L＝9uH，第三电感(29)电感量为：L＝44uH，第四电感(30)电感量为9uH，第一电容(31)的容值为：C＝20p，第二电容(32)的容值为：C＝43p。
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