CN105161818B - 机场无线通信天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了机场无线通信天线，包括天线底盘，天线底盘的上端面设置有凹槽，还包括设置在凹槽内的微带线匹配网络，还包括高频插座，高频插座的内导体贯穿天线底盘与微带线匹配网络导通，还包括辐射体，所述辐射体位于微带线匹配网络远离天线底盘的一侧，辐射体与微带线匹配网络连接，还包括天线罩体，天线罩体固定在天线底盘上，辐射体位于天线罩体内，且辐射体与天线罩体内壁之间的间隙采用填充料填充。用于完成飞机与机场3G、WIFI站点的无线通信，从而打破了飞机与机场只能通过有线方式进行数据交换的历史。
Description
技术领域
本发明涉及机场无线通信天线，具体涉及机场无线通信天线。
背景技术
传统飞机与机场只能通过有线方式进行数据交换，为了完成飞机与机场3G、WIFI站点的无线通信，我们需要设计一种安装在飞机腹部的无线通信天线，由于该天线设置在飞机外表面，因此需要天线具备抗雷击和良好的通信性能。
发明内容
本发明所的目的在于提供机场无线通信天线，用于完成飞机与机场3G、WIFI站点的无线通信，从而打破了飞机与机场只能通过有线方式进行数据交换的历史，机场无线通信天线是民航客机机场无线通信单元的组成部分，当飞机停靠在机场时使用。机场无线通信单元用于机载信息系统和机载娱乐系统的对外宽带无线数据接口，实现飞机与机场之间数据通信收发功能。
本发明的通过下述技术方案实现：
机场无线通信天线，包括天线底盘，天线底盘的上端面设置有凹槽，还包括设置在凹槽内的微带线匹配网络，还包括高频插座，高频插座的内导体贯穿天线底盘与微带线匹配网络导通，还包括辐射体，所述辐射体位于微带线匹配网络远离天线底盘的一侧，辐射体与微带线匹配网络连接，还包括天线罩体，天线罩体固定在天线底盘上，辐射体位于天线罩体内，且辐射体与天线罩体内壁之间的间隙采用填充料填充。
机场无线通信单元安装在飞机内部，机场无线通信天线安装于机腹外表面。机场无线通信天线采用辐射体和天线罩体一体化设计；填充料置于天线罩体与辐射体之间，完成对辐射体的支持和保护辐射体避免被雷击；天线底盘与天线罩体采用螺钉固定在一起；微带线匹配网络用于优化电压驻波比指标；高频插座用于和机场无线通信单元的连接，进而传输射频信号。
上述结构构成的天线具备以下特性：具有宽频带、低不圆度、重量轻、小型化及良好气动外形等特性。
1、宽频带：机场无线通信天线的工作频带覆盖800MHz~2.5GHz，百分比带宽为(f h-f 1)/ (f h+f 1)=(2.5-0.8)/(2.5+0.8)=52%，隶属于超宽带天线。机场无线通信天线覆盖了3G频段中CDMA2000通信频段：825~835MHz，870~880MHz，1920~1935MHz，2110~2125MHz；TD-SCDMA通信频段：1880~1920MHz，2010~2025MHz；WCDMA通信频段：824~849MHz，869~894MHz，1710~1785MHz，1805~1880MHz，1920~1980MHz，2110~2170MHz；WIFI工作频段2400MHz~2483.5MHz。
、低不圆度：根据RTCA DO-189《Minimum Operational Performance Standardsfor Airborne Distance Measuring Equipment Operating within the RadiaoFrequency Range of 960-1215 Megahertz》2.2.17.2规定”The average field strengthof the radiation pattern in the horizontal plane over the frequency range of960 to 1215 MHz shall be equal to the radiation pattern of a matched resonantquarter wave vertical antenna. The difference between the maximum and minimumfield strengths in the horizontal plane shall not exceed 6 dB when theantenna is mounted at the center of a 1.2 meter diameter(or large) flatcircular ground plane ”。机场无线通信天线极化方式为垂直极化，水平面不圆度全频段范围内小于5 dB，比标准提高了1 dB。
3、低驻波比特性：机场无线通信天线全频段驻波比（VSWR）小于1.8，比常规的L波段天线低0.2，低驻波比意味着较少的能量被反射，可提高从机场无线通信单元传输功率的利用效率。
所述填充料为乙氰酸酯填充料。
所述辐射体为五边形板，其中五边形板的一角为下顶角，所述下顶角的顶点与微带线匹配网络连接，五边形板的一边为水平边，所述水平边与凹槽的槽底面平行。
五边形板的水平边与下顶角的顶点之间的间隙为Ht，Ht=65 mm。
所述下顶角的大小为Q，Q=2*θ1=110°。
与下顶角相邻的2个夹角为左侧角和右侧角，左侧角的大小等于右侧角的大小，且右侧角的大小为θ2=104.18°。
所述水平边的长度为Wh，Wh=41 mm。
机场无线通信天线按照上述参数设计后，严格按照DO-160G《EnvironmentalConditions and Test Procedures for Airborne Equipment》开展试验，不仅通过了高低温、振动等常规试验，且开展了流体敏感性、直接雷击及防火等多项破坏性试验，试验结果合格。
所述高频插座为航空级TNC-K。
所述天线罩体为6层无碱玻璃纤维布。
所述天线底盘的厚度为5.0mm。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：用于完成飞机与机场3G、WIFI站点的无线通信，从而打破了飞机与机场只能通过有线方式进行数据交换的历史，机场无线通信天线是民航客机机场无线通信单元的组成部分，当飞机停靠在机场时使用。机场无线通信单元用于机载信息系统和机载娱乐系统的对外宽带无线数据接口，实现飞机与机场之间数据通信收发功能。具有宽频带、低不圆度、重量轻、小型化及良好气动外形等特性。
附图说明
附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1为本发明的侧视结构图。
图2为辐射体的侧视结构图。
图中的附图标记分别表示为：1、天线罩体；3、辐射体；2、填充料；4、天线底盘；5、螺钉；6、微带线匹配网络；7、高频插座。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1和图2所示，
机场无线通信天线，包括天线底盘4，天线底盘4的上端面设置有凹槽，还包括设置在凹槽内的微带线匹配网络6，还包括高频插座7，高频插座7的内导体贯穿天线底盘与微带线匹配网络6导通，还包括辐射体3，所述辐射体位于微带线匹配网络6远离天线底盘4的一侧，辐射体与微带线匹配网络6连接，还包括天线罩体1，天线罩体1固定在天线底盘4上，辐射体位于天线罩体1内，且辐射体与天线罩体1内壁之间的间隙采用填充料填充。
机场无线通信单元安装在飞机内部，机场无线通信天线安装于机腹外表面。机场无线通信天线采用辐射体和天线罩体一体化设计；填充料置于天线罩体与辐射体之间，完成对辐射体的支持和保护辐射体避免被雷击；天线底盘与天线罩体1采用螺钉5固定在一起；微带线匹配网络用于优化电压驻波比指标；高频插座用于和机场无线通信单元的连接，进而传输射频信号。
上述结构构成的天线具备以下特性：具有宽频带、低不圆度、重量轻、小型化及良好气动外形等特性。
1、宽频带：机场无线通信天线的工作频带覆盖800MHz~2.5GHz，百分比带宽为(f h-f 1)/ (f h+f 1)=(2.5-0.8)/(2.5+0.8)=52%，隶属于超宽带天线。机场无线通信天线覆盖了3G频段中CDMA2000通信频段：825~835MHz，870~880MHz，1920~1935MHz，2110~2125MHz；TD-SCDMA通信频段：1880~1920MHz，2010~2025MHz；WCDMA通信频段：824~849MHz，869~894MHz，1710~1785MHz，1805~1880MHz，1920~1980MHz，2110~2170MHz；WIFI工作频段2400MHz~2483.5MHz。
2、低不圆度：根据RTCA DO-189《Minimum Operational Performance Standardsfor Airborne Distance Measuring Equipment Operating within the RadiaoFrequency Range of 960-1215 Megahertz》2.2.17.2规定”The average field strengthof the radiation pattern in the horizontal plane over the frequency range of960 to 1215 MHz shall be equal to the radiation pattern of a matched resonantquarter wave vertical antenna. The difference between the maximum and minimumfield strengths in the horizontal plane shall not exceed 6 dB when theantenna is mounted at the center of a 1.2 meter diameter(or large) flatcircular ground plane ”。机场无线通信天线极化方式为垂直极化，水平面不圆度全频段范围内小于5 dB，比标准提高了1 dB。
3、低驻波比特性：机场无线通信天线全频段驻波比（VSWR）小于1.8，比常规的L波段天线低0.2，低驻波比意味着较少的能量被反射，可提高从机场无线通信单元传输功率的利用效率。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述填充料为乙氰酸酯填充料。机场无线通信天线按照上述参数设计后，严格按照DO-160G《Environmental Conditions and Test Procedures forAirborne Equipment》开展试验，不仅通过了高低温、振动等常规试验，且开展了流体敏感性、直接雷击及防火等多项破坏性试验，试验结果合格。相比传统天线而言，本发明的天线的填充料为乙氰酸酯填充料，采用乙氰酸酯填充料可以提高整个机场无线通信天线的抗雷击性能。在1A类实验环境下，采用高电压放电附着试验测试，可以在50微秒至250微秒的上升沿情况下，承受500万伏特的冲击；采用大电流物理破坏试验，在小于50微秒的电流上升时间内，可以承受200K安培的电流冲击，可以承受200万的能量冲击。而填充料采用其他现有材料，都不能达到有效避雷效果。
实施例3：
如图2所示，在实施例1或实施例2的基础上，所述辐射体为五边形板，其中五边形板的一角为下顶角，所述下顶角的顶点与微带线匹配网络6连接，五边形板的一边为水平边，所述水平边与凹槽的槽底面平行。机场无线通信天线按照上述参数设计后，严格按照DO-160G《Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment》开展试验，不仅通过了高低温、振动等常规试验，且开展了流体敏感性、直接雷击及防火等多项破坏性试验，试验结果合格。相比传统天线而言，本发明的天线的填充料为乙氰酸酯填充料，采用乙氰酸酯填充料可以提高整个机场无线通信天线的抗雷击性能；同时，本发明采用五边形板的辐射体，利用这种特殊的形状也可以提升其抗雷击性能。在1A类实验环境下，采用高电压放电附着试验测试，可以在50微秒至250微秒的上升沿情况下，承受500万伏特的冲击；采用大电流物理破坏试验，在小于50微秒的电流上升时间内，可以承受200K安培的电流冲击，可以承受200万的能量冲击。而辐射体采用其他现有形状，都不能达到有效避雷效果。
实施例4：
如图2所示，在实施例3的基础上，五边形板的水平边与下顶角的顶点之间的间隙为Ht，Ht=65 mm。所述下顶角的大小为Q，Q=2*θ1=110°。与下顶角相邻的2个夹角为左侧角和右侧角，左侧角的大小等于右侧角的大小，且右侧角的大小为θ2=104.18°。所述水平边的长度为Wh，Wh=41 mm。机场无线通信天线按照上述参数设计后，严格按照DO-160G《Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment》开展试验，不仅通过了高低温、振动等常规试验，且开展了流体敏感性、直接雷击及防火等多项破坏性试验，试验结果合格。相比传统天线而言，本发明的天线的填充料为乙氰酸酯填充料，采用乙氰酸酯填充料可以提高整个机场无线通信天线的抗雷击性能；同时，本发明采用五边形板的辐射体，利用这种特殊的形状也可以提升其抗雷击性能；同时采用上述特殊的夹角参数以及尺寸可以提升其抗雷击性能。在1A类实验环境下，采用高电压放电附着试验测试，可以在50微秒至250微秒的上升沿情况下，承受500万伏特的冲击；采用大电流物理破坏试验，在小于50微秒的电流上升时间内，可以承受200K安培的电流冲击，可以承受200万的能量冲击。
实施例5：
在实施例1或2或3的基础上，所述天线罩体为6层无碱玻璃纤维布，采用6层无碱玻璃纤维布作为天线罩体，也可以提高抗雷击性能和其他性能。在1A类实验环境下，采用高电压放电附着试验测试，可以在50微秒至250微秒的上升沿情况下，承受500万伏特的冲击；采用大电流物理破坏试验，在小于50微秒的电流上升时间内，可以承受200K安培的电流冲击，可以承受200万的电能冲击。采用无碱玻璃纤维布，可以有效起到避雷作用。
实施例6：
在实施例1或2或3的基础上，所述天线底盘的厚度为5.0mm。所述高频插座7为航空级TNC-K。在1A类实验环境下，采用高电压放电附着试验测试，可以在50微秒至250微秒的上升沿情况下，承受500万伏特的冲击；采用大电流物理破坏试验，在小于50微秒的电流上升时间内，可以承受200K安培的电流冲击，可以承受200万的能量冲击。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.机场无线通信天线，其特征在于，包括天线底盘（4），天线底盘（4）的上端面设置有凹槽，还包括设置在凹槽内的微带线匹配网络（6），还包括高频插座（7），高频插座（7）的内导体贯穿天线底盘与微带线匹配网络（6）导通，还包括辐射体（3），所述辐射体位于微带线匹配网络（6）远离天线底盘（4）的一侧，辐射体与微带线匹配网络（6）连接，还包括天线罩体（1），天线罩体（1）固定在天线底盘（4）上，辐射体位于天线罩体（1）内，且辐射体与天线罩体（1）内壁之间的间隙采用填充料填充；
所述辐射体为五边形板，其中五边形板的一角为下顶角，所述下顶角的顶点与微带线匹配网络（6）连接，五边形板的一边为水平边，所述水平边与凹槽的槽底面平行；
五边形板的水平边与下顶角的顶点之间的间隙为Ht，Ht=65 mm；所述下顶角的大小为Q，Q=2*θ1=110°；与下顶角相邻的2个夹角为左侧角和右侧角，左侧角的大小等于右侧角的大小，且右侧角的大小为θ2=104.18°；所述水平边的长度为Wh，Wh=41 mm。
2.根据权利要求1所述的机场无线通信天线，其特征在于，所述填充料为乙氰酸酯填充料。
3.根据权利要求1至2中任意一项所述的机场无线通信天线，其特征在于，所述高频插座（7）为航空级TNC-K。
4.根据权利要求1至2中任意一项所述的机场无线通信天线，其特征在于，所述天线罩体为6层无碱玻璃纤维布。
5.根据权利要求1至2中任意一项所述的机场无线通信天线，其特征在于，所述天线底盘的厚度为5.0mm。
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