CN111146566A - 一种国产大飞机防撞雷达天线 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机载天线涉及领域，涉及一种国产大飞机防撞雷达天线，包括：3块介质基板(100)(200)(300)、4个辐射贴片单元(1011)、1块金属地板(1021)、4条金属馈线(302)、8个金属化过孔和4个矩形细长条形无缘加载模块(1012)。本发明可以被广泛地应用于机载防撞雷达系统领域，具有显著的市场前景和经济效益。

Description

一种国产大飞机防撞雷达天线
所属技术领域
本发明涉及一种国产大飞机防撞雷达天线，特别是是涉及一种宽频带、宽波束微带天线，属于机载天线涉及领域。
背景技术
防撞雷达系统(TCAS)是国产大型飞机的必备装备,用于避免飞机在空中互相冲撞。而作为接收信号和发射信号的桥梁,机载防撞雷达系统天线的设计在防撞系统的整体设计中占有重要地位。传统的防撞雷达系统天线仅能进行90°波束定向福射,当天线接收目标信号时很可能造成目标遗失,一旦目标出现在飞机飞行轨迹上时,可能造成碰撞,因此迫切需要一款可同时实现定向90°波束辐射和全向360°福射、低剖面、小型、轻量、可靠的天线系统。
国内对大飞机防撞雷达天线关键技术的研究尚属空白。因此,为实现国产飞机该技术自主化,该天线的硏究具有重大的战略意义。
发明内容
本发明的目的是：提出一种国产大飞机防撞雷达天线，可以实现方向图全方位覆盖和四个象限的覆盖，
本发明的技术方案是：
一种国产大飞机防撞雷达天线，包括：
3块介质基板100、200、300、4个辐射贴片单元1011、1块金属地板1021、4条金属馈线302、8个金属化过孔和4个矩形细长条形无缘加载模块1012；
所述的介质基板由第一介质基板100、第二介质基板200和第三介质基板300构成，第一介质基板位100位于第二介质基板200正下方、第二介质基板200位于第三介质基板300正下方，三块介质基板通过导电胶紧贴在一起；
所述的辐射贴片单元1011和矩形细长条形无缘加载模块1012位于第一介质基板上表面101；
所述的金属地板1021位于第一介质基板下表面102；
所述的金属馈线302位于第三介质基板上表面301；
左侧金属化过孔401贯穿第一介质基板100，右侧金属化过孔402贯穿第一介质基板100和第二介质基板200。
进一步的，每个辐射贴片单元1011由1个“八”字形金属贴片单元组成；四个“八”字形金属贴片单元顺次旋转90°排列。
进一步的，“八”字形金属贴片单元属于中心左右对称结构，由左侧和右侧两部分组成，左侧部分由具有开孔的末端向下弯折的“一”字组成，右侧部分由具有开孔的末端向下弯折的“一”字组成，孔的位置位于“八”字形金属贴片单元的中心位置。“一”字向下弯折可以有效地提高天线的辐射波束宽度。
进一步的，矩形细长条形无缘加载模块1012位于该天线的四角，将整个第一介质基板100分为四个区域，其主要作用是增加天线的带宽和辐射宽度。
进一步的，矩形通孔500位于整个天线的中心位置，贯穿了第一介质基板100、第二介质基板200和第三介质基板300。
进一步的，金属馈线302位于第三介质基板上表面302，金属馈线302一端与信号源相连，金属馈线302另一端连接第二介质基板的金属化过孔，4条金属馈线302顺次旋转90°分布于整个天线面板上。
进一步的，金属化过孔分别位于“八”字形金属贴片单元的中心位置，关于“八”字形金属贴片单元左右对称，右侧金属化过孔贯穿第一介质基板100和第二介质基板200，将金属馈线302与“八”字形金属贴片的右侧部分联通起来；左侧金属化过孔贯穿第一介质基板100将金属地板1021与“八”字形金属贴片的左侧部分联通起来。
进一步的，馈电端口位于第二介质基板200的侧面，采用侧馈形式，减小天线的体积。
本发明的优点是：1)采用微带天线形式，增加了集成化，增大了天线的小型化；2)天线阵列各单元采用“八”字形天线阵列形式,有效地增加了天线系统的辐射波束宽度。3)能够满足水平面定向90°波束辐射和全向360°福射，能够满足±90度的俯仰面辐射，覆盖空域更大。4)金属地板和馈线在设计在两块介质基板中间，有效地减小了天线的后向辐射，极大的增加了天线的辐射效率。本发明可以被广泛地应用于机载防撞雷达系统领域，具有显著的市场前景和经济效益。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的整体天线俯视示意图和第一介质板上表面的示意图
图2为本发明较佳实施例的整体天线侧视示意图
图3为本发明较佳实施例的第一介质板下表面的示意图
图4为本发明较佳实施例的第二介质板上表面的示意图
图5为本发明较佳实施例的第三介质板上表面的示意图
图6为本发明较佳实施例的VSWR(驻波比)仿真数据图
图7为本发明较佳实施例的水平方向方向图仿真数据图：(a)端口1馈电(b)端口2馈电(c)端口3馈电(d)端口4馈电(e)4个端口均馈电
图8为本发明较佳实施例的俯仰方向方向图仿真数据图：(a)端口1馈电(b)端口2馈电(c)端口3馈电(d)端口4馈电(e)4个端口均馈电
其中，附图标记：
100：第一介质基板
101：第一介质基板上表面
102：第一介质基板下表面
1021：金属地板
1011：辐射贴片单元
1012：矩形细长条形无缘加载模块
200：第二介质基板
201：第二介质基板上表面
300：第三介质基板
301：第三介质基板上表面
302：金属馈线
401：左侧金属化过孔
402：右侧金属化过孔
500：矩形通孔
L1：介质板的边长
L2：矩形通孔的边长
L3：矩形细长条形无缘加载模块的长度
h:介质板的厚度
a:辐射贴片单元的“一”字的水平长度
b:辐射贴片单元的“一”字的向下弯折的长度
phi1：辐射贴片单元的“一”字的向下弯折的角度
phi2：矩形细长条形无缘加载模块角度与介质板的边的角度
D：辐射贴片单元的宽度，金属化过孔的直径
g：左侧和右侧金属过孔中心间距
g1：矩形细长条形无缘加载模块的宽度
a1:金属地板的宽度
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1和图2所示，其为本发明较佳实施例的整体天线俯视示意图和整体天线侧视示意图，第一介质板100、第二介质板200、第三介质板300的长度L1为240mm，厚度h为2mm，矩形通孔500的边长L2为140mm，左侧金属化过孔401和右侧金属化过孔402的的直径D为7mm，左侧金属化过孔401和右侧金属化过孔402的孔中心的间距g1为16mm。辐射贴片单元1011由四个“八”字形金属贴片单元顺次旋转90°排列组成，“八”字形金属贴片单元属于中心左右对称结构，由左侧和右侧两部分组成，左侧部分由具有开孔的末端向下弯折的“一”字组成，右侧部分由具有开孔的末端向下弯折的“一”字，孔的位置位于“八”字形金属贴片单元的中心位置。辐射贴片单元1011的“一”字的水平长度a为30mm，辐射贴片单元1011的“一”字的向下弯折的长度b为23mm，辐射贴片单元1011的“一”字的向下弯折的角度phi1为30°。矩形细长条形无缘加载模块1012位于该天线的四角，长度L3为70.7mm，与介质板的边的角度phi2为45°。金属化过孔401和402分别位于辐射贴片单元1011的中心位置，关于“八”字形金属贴片单元1011左右对称，右侧金属化过孔402贯穿第一介质基板100和第二介质基板200，将馈线与辐射贴片单元1011的右侧部分联通起来；左侧金属化401过孔贯穿第一介质基板100将金属地板1021与辐射贴片单元1011的左侧部分联通起来。
如图3所示，其为本发明较佳实施例的第一介质板下表面的示意图:金属地板1021位于第一介质板下表面102，金属地板1021顺着举行通孔500的边缘向外的宽度a1为24mm。
如图4所示，为本发明较佳实施例的第二介质板上表面的示意图，第二介质板上表面201只存在右侧金属化过孔402。
如图5所示，为本发明较佳实施例的第三介质板上表面的示意图，金属馈线302的宽度D为14mm，从矩形通孔500的边缘处的信号连接右侧金属化过孔402。
如图6所示，为本发明较佳实施例的VSWR(驻波比)仿真数据图，由图可知：中心频率为1.06GHz，驻波比小于2的频率范围为1.03GHz-1.1GHz，满足防撞雷达天线的工作带宽。
如图7所示，为本发明较佳实施例的水平方向方向图仿真数据图。(a)端口1馈电(b)端口2馈电(c)端口3馈电(d)端口4馈电(e)4个端口均馈电，由仿真图可以看出：对各自端口馈电时波束分别指向0°、90°、180°、270°，波束宽度达到90°，4个端口均馈电时的方向图实现水平全向辐射。
如图8所示，为本发明较佳实施例的俯仰方向方向图仿真数据图：(a)端口1馈电(b)端口2馈电(c)端口3馈电(d)端口4馈电(e)4个端口均馈电。由仿真图可以看出：对各自端口馈电时波束的俯仰角度可以达到±80°，全部端口馈电时波束的俯仰角度可以达到±80°。

Claims (8)

1.一种国产大飞机防撞雷达天线，其特征在于，包括：
3块介质基板(100)(200)(300)、4个辐射贴片单元(1011)、1块金属地板(1021)、4条金属馈线(302)、8个金属化过孔和4个矩形细长条形无缘加载模块(1012)；
所述的介质基板由第一介质基板(100)、第二介质基板(200)和第三介质基板(300)构成，第一介质基板位(100)位于第二介质基板(200)正下方、第二介质基板(200)位于第三介质基板(300)正下方，三块介质基板通过导电胶紧贴在一起；
所述的辐射贴片单元(1011)和矩形细长条形无缘加载模块(1012)位于第一介质基板上表面(101)；
所述的金属地板(1021)位于第一介质基板下表面(102)；
所述的金属馈线(302)位于第三介质基板上表面(301)；
左侧金属化过孔(401)贯穿第一介质基板(100)，右侧金属化过孔(402)贯穿第一介质基板(100)和第二介质基板(200)。
2.如权利要求1所述的一种国产大飞机防撞雷达天线，其特征在于：每个辐射贴片单元(1011)由1个“八”字形金属贴片单元组成；四个“八”字形金属贴片单元顺次旋转90°排列。
3.如权利要求2所述的一种国产大飞机防撞雷达天线，其特征在于：
“八”字形金属贴片单元属于中心左右对称结构，由左侧和右侧两部分组成，左侧部分由具有开孔的末端向下弯折的“一”字组成，右侧部分由具有开孔的末端向下弯折的“一”字组成，孔的位置位于“八”字形金属贴片单元的中心位置。
4.如权利要求1所述的一种国产大飞机防撞雷达天线，其特征在于：矩形细长条形无缘加载模块(1012)位于该天线的四角，将整个第一介质基板(100)分为四个区域。
5.如权利要求1所述的一种国产大飞机防撞雷达天线，其特征在于：矩形通孔(500)位于整个天线的中心位置，贯穿了第一介质基板(100)、第二介质基板(200)和第三介质基板(300)。
6.如权利要求1所述的一种国产大飞机防撞雷达天线，其特征在于：金属馈线(302)位于第三介质基板上表面(302)，金属馈线(302)一端与信号源相连，金属馈线(302)另一端连接第二介质基板的金属化过孔，4条金属馈线(302)顺次旋转90°分布于整个天线面板上。
7.如权利要求1所述的一种国产大飞机防撞雷达天线，其特征在于：金属化过孔分别位于“八”字形金属贴片单元的中心位置，关于“八”字形金属贴片单元左右对称，右侧金属化过孔贯穿第一介质基板(100)和第二介质基板(200)，将金属馈线(302)与“八”字形金属贴片的右侧部分联通起来；左侧金属化过孔贯穿第一介质基板(100)将金属地板(1021)与“八”字形金属贴片的左侧部分联通起来。
8.如权利要求1所述的一种国产大飞机防撞雷达天线，其特征在于：馈电端口位于第二介质基板(200)的侧面。
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