CN109586001A - 一种刀型金属结构的机载天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刀型金属结构的机载天线，由辐射振子、介质衬底、底座、盖板和射频连接器组成。辐射振子与介质衬底通过螺钉固定为一体，辐射振子穿过底座，同时介质衬底嵌套在底座内部，最后将盖板固定在底座背面，实现将辐射振子、介质衬底、底座和盖板的一体化固定。射频连接器的内导体穿过盖板与介质衬底，与辐射振子相连；射频连接器的外导体通过螺钉与盖板固定。辐射振子外形为“刀型”结构，具有很好的气动性能，底座外形与安装表面共形。天线设计新颖、简单，结构稳定、可靠，具有很好的环境适应性。与常见的刀型天线采用PCB介质板实现不同，辐射振子为金属材质，性能稳定可靠，一致性高。

Description

一种刀型金属结构的机载天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是机载刀型天线。

背景技术

随着机载数传、测控等通信设备的发展，无源天线作为通信系统的重要组成部分，越来越凸显其重要的作用。特别是安装于飞机蒙皮表面的天线，除了具备能够匹配机载平台的辐射性能外，也需要具备良好的气动性能和力热等环境适应性。因此，对于高性能机载天线的研究越来越受到人们的重视。

机载天线作为飞机结构的重要组成部分，需要具备良好的气动性能，并且具备抗冲击、振动、加速度和耐高低温等力热环境要求。如专利“一种L波段机载刀型天线”(申请号：CN201721714681.3)和专利“车载4G刀型天线”(申请号：CN201720987726.8)，天线辐射体保护罩外形均为鲨鱼鳍形式，具备良好的气动性能。如专利“一种透明刀型天线”(申请号：CN201521120861.X)，天线保护罩外形为直立长条状，破环了气动性能，无法满足机载平台的应用。常见的刀型天线辐射结构均采用PCB介质板实现，在正面覆铜作为天线辐射结构，在反面覆铜作为天线的金属地。如专利“一种机载超短波宽带刀型天线”(申请号：CN201710303265.2)，介质板上印刷有辐射贴片、长枝节、短枝节、加载电阻。天线具备良好的辐射性能依赖与介质板材料参数的稳定性与印刷图形尺寸的准确性。由于材料参数和加工精度误差，将导致天线性能恶化。又如专利“一种L波段机载刀型天线”(申请号：CN201721714681.3)、专利“车载4G刀型天线”(申请号：CN201720987726.8)和专利“一种透明刀型天线”(申请号：CN201521120861.X)，天线保护罩均为介质材料，会对辐射的电信号产生一定的损耗；同样，保护罩介质参数存在误差，对天线辐射性能亦造成恶化。

因此，为了进一步提升机载天线辐射性能，需要在天线设计与工程实现方面开展工作。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决现有刀型天线辐射体和天线罩均为介质形式实现，会带来辐射性能的偏差和恶化；同时，天线结构复杂，不易加工，抗力热等环境能力弱，不适合在严苛环境下使用的缺陷。本发明提出一种刀型金属结构的机载天线。

技术方案

一种刀型金属结构的机载天线，其特征在于包括辐射振子、介质衬底、底座、盖板和射频连接器；所述辐射阵子为金属体，纵向横截面为刀型，与水平面夹角在45°～60°之间，水平横截面为椭圆，实现天线辐射功能；所述介质衬底为六边形介质结构，分为上下两层，辐射阵子通过螺钉固定在介质衬底的上层，实现隔离辐射阵子与底座的功能；所述底座为六边形金属结构，在该结构的几何中心设有上下两个六边形中空结构，其中小尺寸对应介质衬底的上层六边形，大尺寸对应介质衬底的下层六边形；所述盖板为六边形金属平面结构，将盖板固定在底座背面，实现将辐射振子、介质衬底、底座和盖板的一体化固定；所述射频连接器为天线激励信号输入端，内导体穿过盖板与介质衬底，与辐射振子相连；外导体通过螺钉与盖板固定。

所述射频连接器为特制结构的接插件，内导体头部为簧片结构设计，插入辐射阵子内部，构成紧配合机械连接，外导体法兰通过螺钉固定在盖板的底部。

有益效果

本发明提出的一种刀型金属结构的机载天线，天线设计新颖、简单，结构稳定、可靠，具有很好的环境适应性。与常见的刀型天线采用PCB介质板实现不同，辐射振子为金属材质，性能稳定可靠，一致性高。与现有技术相比的优点在于：

1、本发明的辐射振子采用刀型金属结构外形，具有很好的气动外形，不需要额外增加天线保护罩，避免了保护罩对天线性能带来的负面影响；

2、本发明的辐射振子为金属结构，避免了辐射结构为PCB介质板时材料参数和加工误差带来的性能恶化；

3、本发明中辐射振子和介质衬底，底座和盖板，盖板和射频连接器均采用螺钉固定，整体结构强度高，刚度好；

4、本发明中底座和盖板的一体结构将辐射振子和介质衬底的一体结构通过嵌套方式进行固定，结构简单，稳定可靠。

附图说明

图1为本发明的天线整体结构示意图；

图2为本发明的天线整体结构立体示意图；

图3为本发明的天线介质衬底结构示意图；

图4为本发明的天线底座结构示意图；

图5为本发明的天线盖板结构示意图；

图6为本发明的天线射频连接器结构示意图；

1-辐射振子、2-介质衬底、3-底座、4-盖板、5-射频连接器。

具体实施方式

本发明的技术解决方案是提供一种刀型金属结构的机载天线，包括：辐射振子1、介质衬底2、底座3、盖板4、射频连接器5；辐射振子1与介质衬底2通过螺钉固定为一体，辐射振子1穿过底座3，同时介质衬底2嵌套在底座3内部，最后将盖板4固定在底座3背面，实现将辐射振子1、介质衬底2、底座3和盖板4的一体化固定。射频连接器5的内导体穿过盖板4与介质衬底2，与辐射振子1相连；射频连接器4的外导体通过螺钉与盖板4固定。

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

如图1所示，本发明提供的一种机载刀型天线，包括：辐射振子1、介质衬底2、底座3、盖板4、射频连接器5；辐射振子1，所述辐射阵子1为刀型结构，与水平面夹角在45°～60°之间，纵向横截面为刀型，水平横截面为椭圆，实现天线辐射功能；介质衬底2，所述介质衬底2为六边形介质结构，分为上下两层，上层为小尺寸六边形，用于固定天线辐射阵子1，下层为大尺寸六边形，嵌套在底座3的内部，辐射阵子1通过螺钉固定在介质衬底2的上层，实现隔离辐射阵子1与底座3的功能；底座3，所述底座3为六边形金属结构，上表面外形与安装面共形，在该结构的几何中心处为六边形中空结构，辐射振子1穿过底座3，同时介质衬底2嵌套在底座3的六边形中空结构内部；介质衬底2的上层六边形介质穿过底座3，下层六边形嵌套在底座3内部，用于固定介质衬底2；盖板4，所述盖板4为六边形金属平面结构，盖板4固定在底座3背部，实现将辐射振子1、介质衬底2、底座3和盖板4的一体化固定。射频连接器5，所述射频连接器5为天线激励信号输入端，内导体穿过盖板4与介质衬底2，与辐射振子1相连；外导体通过螺钉与盖板4固定。

所述辐射振子1、底座3、盖板4为金属结构件，介质衬底2为绝缘介质。

所述辐射振子1底部与介质衬底2上表面之间通过螺钉固定；底座3与盖板4通过螺钉固定；射频连接器5的法兰外导体与盖板4通过螺钉固定，射频连接器5的内导体与辐射振子1紧配合机械连接固定。

如图2所示，所述辐射阵子1纵向横截面为刀型，与水平面夹角在45°～60°之间(这个角度是经过精密的计算和多次的实验得到的)，水平横截面为椭圆。

如图3所示，所述介质衬底2为六边形介质结构，分为上下两层，介质衬底2在几何中心的圆孔用来穿过射频连接器，两侧的圆孔用来穿过螺钉，辐射振子1底部通过螺钉固定在介质衬底2的上层表面。

如图4所示，所述底座3为六边形结构，在底座3的中心为六边形中空结构，按照尺寸分为上下两个六边形中空结构，其中小尺寸对应介质衬底2的上层六边形，大尺寸对应介质衬底2的下层六边形。

如图5所示，所述盖板4为六边形结构，安装在底座3的下部，用来固定介质衬底2；射频连接器5的外导体法兰与盖板4通过螺钉固定。

如图6所示，所述射频连接器5为特制结构的接插件，内导体头部为簧片结构设计，插入辐射阵子1内部，构成紧配合机械连接，外导体法兰通过螺钉固定在盖板4的底部。

本发明的工作原理如下：底座3作为天线的金属地，辐射振子1与底座3通过介质衬底2进行隔离。射频连接器5对辐射振子1进行直接馈电，激励起对应频段高频电流，从而辐射出电磁波。本发明的天线接收电磁波的过程与上述辐射电磁波的过程相反。

通过上述技术方案，本发明天线显著提高天线辐射性能，避免了由于介质板和天线保护罩带来的损失，性能可靠稳定，结构简单，强度高，刚度好，环境适应性强。

Claims (2)

1.一种刀型金属结构的机载天线，其特征在于包括辐射振子(1)、介质衬底(2)、底座(3)、盖板(4)和射频连接器(5)；所述辐射阵子(1)为金属体，纵向横截面为刀型，与水平面夹角在45°～60°之间，水平横截面为椭圆，实现天线辐射功能；所述介质衬底(2)为六边形介质结构，分为上下两层，辐射阵子(1)通过螺钉固定在介质衬底(2)的上层，实现隔离辐射阵子(1)与底座(3)的功能；所述底座(3)为六边形金属结构，在该结构的几何中心设有上下两个六边形中空结构，其中小尺寸对应介质衬底(2)的上层六边形，大尺寸对应介质衬底(2)的下层六边形；所述盖板(4)为六边形金属平面结构，将盖板(4)固定在底座(3)背面，实现将辐射振子(1)、介质衬底(2)、底座(3)和盖板(4)的一体化固定；所述射频连接器(5)为天线激励信号输入端，内导体穿过盖板(4)与介质衬底(2)，与辐射振子(1)相连；外导体通过螺钉与盖板(4)固定。

2.根据权利要求1所述的一种刀型金属结构的机载天线，其特征在于所述射频连接器(5)为特制结构的接插件，内导体头部为簧片结构设计，插入辐射阵子(1)内部，构成紧配合机械连接，外导体法兰通过螺钉固定在盖板(4)的底部。