CN111268094A

CN111268094A - 一种四叶圆极化天线螺旋桨

Info

Publication number: CN111268094A
Application number: CN202010124027.7A
Authority: CN
Inventors: 李焕肖; 丁健; 牟鹏; 向敏; 王洪彬
Original assignee: Chengdu Aircraft Industrial Group Co Ltd
Current assignee: Chengdu Aircraft Industrial Group Co Ltd
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2020-06-12

Abstract

本发明公开了一种四叶圆极化天线螺旋桨，包括安装在飞行器的桨毂，桨毂上安装有四个桨叶，桨毂内嵌套有巴伦，巴伦上部对称设置有两个凹槽，巴伦上部对称安装有一组长半波对称振子天线和一组短半波对称振子天线，长半波对称振子天线和短半波对称振子天线均置于桨毂桨叶内；巴伦下部设有辐射板，巴伦底部设置有阻抗变换器，长半波对称振子天线、短半波对称振子天线、巴伦、辐射板、阻抗变换器共同构成自相移正交半波振子圆极化天线。本发明性能可靠，结构简单，节省飞行器装机件空间，满足了设备将发动机的功率转化为推动力的要求，实现良好的通信性能。

Description

一种四叶圆极化天线螺旋桨

技术领域

本发明涉及飞机设备技术领域，具体是指一种四叶圆极化天线螺旋桨。

背景技术

飞行器通信技术是实现飞行器之间或飞行器与地球站之间的无线电信息传输所依据的技术。现有飞行器的通信设备均是安装在飞行器的独立通信设备，随着科技的发展，针对飞行器与日俱增的通信功能要求，需要进一步提升装机件的集成度，使得飞行器可以有效的容纳功能数目更多的器件。

飞行器的螺旋桨是指靠桨叶在空气中旋转，将发动机转动功率转化为推进力的装置，可有两个或较多的叶与毂相连，叶的向后一面为螺旋面或近似于螺旋面的一种推进器。现有的飞行器的螺旋桨除了作为飞行器动力设备的一部分外，并未见有其他功能集成。

因此，将飞行器螺旋桨与通信设备集成设计还未见有相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能可靠，结构简单，节省飞行器装机件空间，不仅满足了设备将发动机的功率转化为推动力的要求，还可以实现良好的通信性能的四叶圆极化天线螺旋桨。

本发明通过下述技术方案实现：一种四叶圆极化天线螺旋桨，包括安装在飞行器的桨毂，所述桨毂上安装有四个桨叶，所述桨毂内嵌套有与桨毂同轴的巴伦，所述巴伦上部对称设置有两个凹槽，巴伦上部对称安装有一组长半波对称振子天线和一组短半波对称振子天线，所述长半波对称振子天线和短半波对称振子天线均置于桨毂的桨叶内；巴伦下部设有安装在飞行器的辐射板，巴伦底部设置有置于飞行器内部的阻抗变换器，所述长半波对称振子天线、短半波对称振子天线、巴伦、辐射板、阻抗变换器共同构成自相移正交半波振子圆极化天线，所述自相移正交半波振子圆极化天线与飞行器的螺旋桨集成设置。

本技术方案的工作原理为，圆极化波是一种等幅旋转场，它可分解为两个正交等幅、相位相差90度的线极化波。两个正交线极化电磁波的电场分量可写成如下：

E_x=E_mcoswt

E_y=E_msinwt

其中E_x是振幅为E_m的X方向的正交线极化波，E_y是振幅为E_m的Y方向的正交线极化波，这两个波都沿Z方向传播。可得合成电场的量值

E²= E_x ²+E_y ²=E_m ²=常量

合成波的极化方向则随时间而变，其值为arctan(E_y/E_x)即为wt。可表明合成电场与X轴的夹角为wt且合成电场矢量末端在一个圆周上以角速度w旋转。

为更好的实现本发明，进一步地，所述巴伦的偶极子两臂均连接到同轴线的外侧屏蔽层。

为更好的实现本发明，进一步地，所述桨毂底部还设置有靠近飞行器一端的导电滑环，所述导电滑环与自相移正交半波振子圆极化天线电连接。

为更好的实现本发明，进一步地，所述巴伦中设置有短路线，所述短路线置于巴伦对称凹槽之间。

为更好的实现本发明，进一步地，所述巴伦的馈电电路可以输出两个幅度相等，相位相反的线路，且开曹线长度通过调节开槽线内心直径并配合。

为更好的实现本发明，进一步地，所述长半波对称振子天线的匹配阻抗为50Ω，所述短半波对称振子天线由一对正交偶极子组成，则其特性阻抗为25Ω，所述阻抗变换器为微带阻抗变换器。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明采用了内嵌自相移正交半波振子圆极化天线技术，不同于安装在飞行器蒙皮上或专门舱里的仅能实现通信功能的天线常规布局，利用四叶螺旋桨的特殊结构构造，采用内嵌圆极化、宽波束、并且性能可靠、结构简单终端具有半球空间覆盖的方向图特点的十字阵天线，以节省空间提高集成度为目的的利用四叶螺旋桨的特殊结构构造；

（2）本发明通过增设油水分离器，从而能完成提油过程。本发明利用导电滑环可用于任一要求无限制连续旋转时从固定结构到旋转结构传输电源的特性，解决了螺旋桨天线在工作时绕线问题；

（3）本发明在节省飞行器装机件空间的前提下不仅满足了设备将发动机的功率转化为推动力的要求，还可以实现良好的通信性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：

图1为本发明所述螺旋桨的立体结构示意图；

图2为本发明中自相移正交半波振子圆极化天线的立体结构示意图；

图3为本发明中自相移正交半波振子圆极化天线结构主视图；

图4为本发明中自相移正交半波振子圆极化天线提供的对称振子结构示意图；

图5为本发明中自相移正交半波振子圆极化天线提供的巴伦结构示意图；

图6为本发明中自相移正交半波振子圆极化天线提供的阻抗变换器结构示意图。

其中：1—自相移正交半波振子圆极化天线、11—长半波对称振子天线、12—短半波对称振子天线、13—巴伦、14—辐射板、15—阻抗变换器、2—桨叶，3—桨毂，4—导电滑环，5—短路线。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

本实施例的主要结构，如图1，图2，图3所示，包括安装在飞行器的桨毂3，所述桨毂3上安装有四个桨叶2，所述桨毂3内嵌套有与桨毂3同轴的巴伦13，所述巴伦13上部对称设置有两个凹槽，巴伦3上部对称安装有一组长半波对称振子天线11和一组短半波对称振子天线12，所述长半波对称振子天线11和短半波对称振子天线12均置于桨毂3的桨叶2内；巴伦13下部设有安装在飞行器的辐射板14，巴伦13底部设置有置于飞行器内部的阻抗变换器15，所述长半波对称振子天线11、短半波对称振子天线12、巴伦13、辐射板14、阻抗变换器15共同构成自相移正交半波振子圆极化天线1，所述自相移正交半波振子圆极化天线1与飞行器的螺旋桨集成设置。

具体实施方式为，所述自相移正交半波振子圆极化天线即采用两个交叉对称阵子天线实现。这种方法的优点是不需要相移电路和多馈点，且馈电网络结构简单。辐射振子本身取不同电长度时，它上面的电流会表现出不同相位。当对称振子的电长度接近λ/2时，其输入阻抗近似为纯阻，加激励电压时，馈电处电流的初始相位可认为是0°；若振子电长度小于λ/2，其输入阻抗会表现出容性，馈电处电流初始相位对0°表现出超前性；若振子电长度大于λ/2，其输入阻抗会表现出感性，馈电处电流初始相位对0°表现出滞后性。正交放置的两对振子同时馈电时，适当调节两对振子的长度，可使其上电流相位差正好满足90°，满足圆极化波可分解为两个正交等幅、相位相差90度的线极化波条件。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上进一步限定了四叶圆极化天线螺旋桨的结构，如图3，图4，图5，图6所示，所述巴伦13 的偶极子两臂均连接到同轴线的外侧屏蔽层。所述桨毂3底部还设置有靠近飞行器一端的导电滑环4，所述导电滑环4与自相移正交半波振子圆极化天线1电连接；所述巴伦13中设置有短路线5，所述短路线5置于巴伦13对称凹槽之间；所述巴伦13的馈电电路可以输出两个幅度相等，相位相反的线路，且开曹线长度通过调节开槽线内心直径并配合；所述长半波对称振子天线的匹配阻抗为50Ω，所述短半波对称振子天线由一对正交偶极子组成，则其特性阻抗为25Ω，所述阻抗变换器15为微带阻抗变换器。

所述开槽同轴线巴伦允许偶极子的两臂都连接到同轴线的外侧屏蔽层，这保持了偶极子两臂的对称性。

开槽同轴线巴伦馈电可以输出两个幅度相等，相位相反的线路，且开曹线长度通过调节开槽线内心直径并配合下面所述的阻抗变换器可获得较好的阻抗匹配特性，可以使天线在较宽频带内工作。

单对半波偶极子天线的匹配阻抗为50Ω，所述对称振子天线由一对正交偶极子组成，则其特性阻抗为25Ω，本发明采用的微带阻抗变换器安装在安装板的内表面，可以实现天线25Ω阻抗与馈电电缆50Ω阻抗之间的匹配。

所述导电滑环4内嵌在桨毂靠近飞行器一端，利用导电滑环可用于任一要求无限制连续旋转时从固定结构到旋转结构传输电源的特性，解决了螺旋桨天线在工作时绕线的问题。

可以理解的是，根据本发明一个实施例的螺旋桨结构，例如桨毂3和桨叶2等部件的工作原理和工作过程都是现有技术，且为本领域的技术人员所熟知，这里就不再进行详细描述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种四叶圆极化天线螺旋桨，其特征在于，包括安装在飞行器的桨毂（3），所述桨毂（3）上安装有四个桨叶（2），所述桨毂（3）内嵌套有与桨毂（3）同轴的巴伦（13），所述巴伦（13）上部对称设置有两个凹槽，巴伦（3）上部对称安装有一组长半波对称振子天线（11）和一组短半波对称振子天线（12），所述长半波对称振子天线（11）和短半波对称振子天线（12）均置于桨毂（3）的桨叶（2）内；巴伦（13）下部设有安装在飞行器的辐射板（14），巴伦（13）底部设置有置于飞行器内部的阻抗变换器（15），所述长半波对称振子天线（11）、短半波对称振子天线（12）、巴伦（13）、辐射板（14）、阻抗变换器（15）共同构成自相移正交半波振子圆极化天线（1），所述自相移正交半波振子圆极化天线（1）与飞行器的螺旋桨集成设置。

2.根据权利要求1所述的一种四叶圆极化天线螺旋桨，其特征在于，所述巴伦（13）的偶极子两臂均连接到同轴线的外侧屏蔽层。

3.根据权利要求1或2所述的一种四叶圆极化天线螺旋桨，其特征在于，所述桨毂（3）底部还设置有靠近飞行器一端的导电滑环（4），所述导电滑环（4）与自相移正交半波振子圆极化天线（1）电连接。

4.根据权利要求3所述的一种四叶圆极化天线螺旋桨，其特征在于，所述巴伦（13）中设置有短路线（5），所述短路线（5）置于巴伦（13）对称凹槽之间。

5.根据权利要求1或2所述的一种四叶圆极化天线螺旋桨，其特征在于，所述巴伦（13）的馈电电路可以输出两个幅度相等，相位相反的线路，且开曹线长度通过调节开槽线内心直径并配合。

6.根据权利要求1或2所述的一种四叶圆极化天线螺旋桨，其特征在于，所述长半波对称振子天线的匹配阻抗为50Ω，所述短半波对称振子天线由一对正交偶极子组成，则其特性阻抗为25Ω，所述阻抗变换器（15）为微带阻抗变换器。