CN109586008A - 一种宽带共形圆极化天线 - Google Patents

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于伟
谭继勇
张义萍
何清明
李智
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CETC 2 Research Institute
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Abstract

本发明公开了一种宽带共形圆极化天线，包括天线罩、螺旋面、天线辐射腔体和腔体平衡器，在天线辐射腔体内设置蜂窝吸收材料，在螺旋面和蜂窝吸收材料之间设置介质支撑，所述螺旋面的上表面为金属的螺旋线条带，经过平行双线的信号馈入完成宽带圆极化波的辐射；在所述螺旋面的上方设置圆环形的铁氧体吸波材料，覆盖螺旋线的末端区域，在所述螺旋面的上方设置泡沫材料，在泡沫材料的上方设置天线罩。本发明的内嵌式共形设计方法解决了使宽带相位干涉仪在平台上的安装要求降低，消除了天线罩对天线单元幅相特性的破坏；用载体平台提供安装接口，去除了安装支架，对相位干涉仪天线阵的减重效果明显；内嵌式共形安装也降低了天线的维护和更换难度。

Description

一种宽带共形圆极化天线
技术领域
本发明属于电磁场与微波技术领域，具体涉及一种宽带共形圆极化天线。
背景技术
现有常用干涉仪天线阵多采用圆极化特性良好的普通吸收型平面螺旋天线，将平面螺旋天线单元构成的天线阵作为一个整体嵌入吸波材料中再安装于载体平台上，这样会使载体平台的开口空间较大。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种宽带共形圆极化天线，旨在解决安装条件苛刻情形下的干涉仪天线单元共形安装问题和共形安装对天线阵电气特性的影响问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种宽带共形圆极化天线，包括天线罩、螺旋面、天线辐射腔体和腔体平衡器，在天线辐射腔体内设置蜂窝吸收材料，在螺旋面和蜂窝吸收材料之间设置介质支撑，所述螺旋面的上表面为金属的螺旋线条带，经过平行双线的信号馈入完成宽带圆极化波的辐射；在所述螺旋面的上方设置圆环形的铁氧体吸波材料，覆盖螺旋线的末端区域，在所述螺旋面的上方设置泡沫材料，在泡沫材料的上方设置天线罩。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
内嵌式共形设计方法解决了使宽带相位干涉仪在平台上的安装要求降低；去掉天线口面和外部之间的天线罩，消除了天线罩对天线单元幅相特性的破坏；内嵌式共形安装方式用载体平台提供安装接口，去除了安装支架，对相位干涉仪天线阵的减重效果明显；内嵌式共形安装也降低了天线的维护和更换难度。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为天线阵元口面共形安装示意图。
具体实施方式
一种宽带共形圆极化天线，如图1所示，包括：泡沫材料1、螺旋面2、平行双线3、铁氧吸波材料4、蜂窝吸收材料5、腔体平衡器6、天线罩7、介质支撑8、硅胶密封区域9、环氧胶10、气压平衡孔11、天线辐射腔体12等，其中：
1、泡沫材料为PMI硬泡沫加工而成的薄圆柱形零件，由于该材料具有强度好、可加工性强等特点，因此可以至于天线罩7和螺旋面2之间完成对螺旋面的保护和支撑作用；
2、螺旋面为印制双面覆铜板加工而成的薄片形零件，其上表面为金属的螺旋线条带，经过平行双线3的信号馈入完成宽带圆极化波的辐射；其下表面通过环氧胶10粘接于介质支撑材料8上方，上表面为金属螺旋线条带，上方由泡沫材料1对其进行支撑和保护；
3、平行双线由两条金属镀银线加工而成，其一端焊接于平衡器6双线的输出口，另一端焊接于螺旋面2的中心馈入点处，主要完成平衡器信号到螺旋面的传输作用；
4、铁氧吸波材料为圆环形结构，置于螺旋面2上方，覆盖螺旋线的末端区域，主要完成对螺旋线末端多余电流的吸收，起到改善频带低端轴比特性的作用；
5、蜂窝吸收材料由蜂窝型的黑色吸波材料加工而成，外形为圆柱结构，其位于天线辐射腔体12内部，通过环氧胶固定于腔体中，主要完成后向电磁波的吸收保证前向电磁波的旋转对称性；
6、腔体平衡器主要与平行双线3共同完成不平衡的同轴信号向平衡信号的转换。
7、天线罩为环氧玻璃钢等复合材料加工而成，具有较高的强度和较好的抗腐蚀功能，主要完成对螺旋面的保护及透波功能；
8、介质支撑材料为普通的蜂窝材料加工而成，具有较高的结构强度，其位于天线辐射腔体中，介于螺旋面2和蜂窝吸收材料5之间，主要完成对螺旋面的支撑作用；
9、硅胶密封区域为天线罩和天线腔体之间的接触缝隙区域，该区域通过利用硅胶的密封，可以对天线内部进行防水保护，保证了天线内部的零件在工作中不受外界雨水等潮湿环境的影响；
10、环氧胶粘接为一种零件之间紧固和密封的工艺方法，通过该工艺方法，可以实现天线内部各零件之间紧密连接，大大提高天线在任何工作环境下的可靠性；
11、气压平衡孔为在天线腔体12侧壁上所开的直径约为0.5mm的圆孔，其作用是为了保证天线在高空低气压环境下，使天线腔体内外气压保持平衡，从而可以避免因为天线腔体内外气压差较大而出现的螺旋面或天线罩等非金属材料出现胀裂和鼓包的现象；
12、腔体为天线的主要组成部分，通常是由金属铝加工而成的圆柱形中空腔体零件，其主要作用为承载上述各零件，并且提供天线对外安装的机械接口；
13、图2是天线作为相位干涉仪天线阵阵元，天线嵌入飞机蒙皮进行安装，实现了天线口面与飞机蒙皮的内嵌式共形安装。
本发明的工作原理是：
1)内嵌式共形设计方法
该设计方法可以使平面螺旋天线实现内嵌式共形安装，天线的口面与安装平台齐平。天线罩采用平板设计，天线罩7和天线安装面粘结，天线罩7与螺旋面2之间填充低损耗低介电常数的PMI泡沫材料1。
2)内外气压平衡设计方法
该设计方法是在螺旋面和吸收腔体上设置小通气孔，螺旋面粘结处理时，所有通气孔互联互通。通过内外气压平衡处理避免在特殊环境使用时因内外气压差异过大而损坏。
3)螺旋面终端处理方法
该方法是在螺旋面2的终端贴装铁氧体吸波材料4，使铁氧体吸波材料与螺旋面终端螺旋线紧贴。通过终端处理可以保证天线的宽角轴比小和辐射方向图的旋转对称性，同时也解决了内嵌式共形安装时天线的辐射方向图严重畸变问题。
4)防水处理方法
该方法是在天线罩与天线的接口面处采用3145硅胶作为密封粘结剂。通过这种处理解决了天线罩粘结面漏水和渗水的问题。

Claims (10)

1.一种宽带共形圆极化天线，其特征在于：包括天线罩、螺旋面、天线辐射腔体和腔体平衡器，在天线辐射腔体内设置蜂窝吸收材料，在螺旋面和蜂窝吸收材料之间设置介质支撑，所述螺旋面的上表面为金属的螺旋线条带，经过平行双线的信号馈入完成宽带圆极化波的辐射；在所述螺旋面的上方设置圆环形的铁氧体吸波材料，覆盖螺旋线的末端区域，在所述螺旋面的上方设置泡沫材料，在泡沫材料的上方设置天线罩。
2.根据权利要求1所述的一种宽带共形圆极化天线，其特征在于：所述泡沫材料为PMI硬泡沫加工而成的薄圆柱形零件。
3.根据权利要求1所述的一种宽带共形圆极化天线，其特征在于：所述平行双线由两条金属镀银线加工而成，一端焊接于腔体平衡器双线的输出口，另一端焊接于螺旋面的中心馈入点处。
4.根据权利要求1所述的一种宽带共形圆极化天线，其特征在于：所述蜂窝吸收材料由蜂窝型的黑色吸波材料加工而成，外形为圆柱结构，通过环氧胶固定在天线辐射腔体中。
5.根据权利要求1所述的一种宽带共形圆极化天线，其特征在于：所述天线罩为环氧玻璃钢复合材料加工而成。
6.根据权利要求1所述的一种宽带共形圆极化天线，其特征在于：所述天线罩和天线辐射腔体之间的接触缝隙区域通过硅胶进行密封。
7.根据权利要求1所述的一种宽带共形圆极化天线，其特征在于：在所述天线辐射腔体的侧壁上设置气压平衡孔。
8.根据权利要求7所述的一种宽带共形圆极化天线，其特征在于：所述气压平衡孔的直径为0.5mm。
9.根据权利要求1所述的一种宽带共形圆极化天线，其特征在于：所述铁氧体吸波材料与螺旋面终端的螺旋线紧贴。
10.根据权利要求1所述的一种宽带共形圆极化天线，其特征在于：所述泡沫材料、螺旋面、蜂窝吸收材料、介质支撑之间通过环氧胶进行粘接。
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