CN112531334A - 一种基于测控的大型天线双工一体化结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于测控的大型天线双工一体化结构，属于通信技术领域，包括介质底板、多个双工器腔体、多个辐射腔体、多个辐射单元、多个绝缘子探针、多个调谐杆。本发明的天线辐射腔体与双工器腔体共用同一底板，减少了由电缆连接造成的天线系统结构尺寸的增加，在减少了天线系统的整体重量的同时，天线阵面强度反而因为具备高速铣一体化成型加工的结构而得到增强；由于采用了内部馈电探针直接互连技术，减少由连接器相互连接造成的电指标损耗；整个系统具有质量轻、强度高、可靠性好的优点，值得被推广使用。

Description

一种基于测控的大型天线双工一体化结构

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于测控的大型天线双工一体化结构。

背景技术

对于通信作战指挥控制中心系统而言，其需要对所发射的目标群进行遥测引导，即短时间内需处理目标群中的所包含的大量目标运动方案，来获得饱和攻击，为获得多目标遥测跟踪，采用相控阵天线控制信号的收发。

传统的做法是信号经过双工器滤通后进入后端处理系统或天线辐射单元，双工器的作用是将发射和接收讯号相隔离，而天线辐射单元与双工器采取分布式设计，但该做法在大尺寸天线阵面设计上有以下几个不足之处：

大型天线阵面中存在的大量双工器与天线阵面螺纹连接，造成天线加工周期长，并且双工器与天线阵面之间大量的螺钉连接造成工人装配费时费力；

大尺寸天线阵面中众多的天线辐射单元相对位置精度高，双工器腔体异型空间尺寸复杂不规整，且存在圆极化角度旋转情况，两腔体包含的众多尺寸位置精度要求优于±0.05mm，机加工风险大，装配精度要求高；

辐射腔体和双工腔体之间需要介质来将双工器来的信号转接到辐射单元上，天线双工分布式设计方案将造成天线阵面厚度结构尺寸增大，增加了天线阵面重量。为此，提出一种基于测控的大型天线双工一体化结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决大尺寸天线辐射腔体与双工器分布式设计造成的天线厚度尺寸大、装配要求高、机加工风险大、天线阵面重等问题，提供了一种基于测控的大型天线双工一体化结构。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括介质底板、多个双工器腔体、多个辐射腔体、多个辐射单元、多个绝缘子探针、多个调谐杆，多个所述双工器腔体、多个所述辐射腔体分别开设在所述介质底板的两面，设置有辐射腔体的一面为辐射面，设置有双工器腔体的一面为双工器面，各辐射腔体与各双工器腔体的位置均一一对应，所述辐射单元设置在所述辐射腔体内，通过所述绝缘子探针穿过辐射腔体与双工器腔体之间设置的馈电口与所述调谐杆实现信号连接，多个所述调谐杆分别设置在各所述双工器腔体内部。

更进一步地，所述辐射单元与所述辐射腔体之间设置有支撑柱，所述支撑柱的一端与所述辐射单元的中间位置连接，另一端与所述辐射腔体的底面连接。

更进一步地，所述辐射单元与所述辐射腔体之间还设置有绝缘固定杆，所述绝缘固定杆的一端与所述辐射单元的边缘连接，另一端与所述辐射腔体的底面连接。

更进一步地，所述大型天线双工一体化结构还包括校正微带线、贴片型匹配负载，所述校正微带线与所述贴片型匹配负载均设置在所述辐射面上，所述校正微带线的一端与校正连接器连接，另一端与所述贴片型匹配负载连接。

更进一步地，所述辐射面上还设有用于方便校正连接器安装的贯通槽，所述贯通槽上设置有阵面盖板。

更进一步地，所述双工器腔体为双通道结构，通道为不规则异型空间，在每个通道内设置的加强隔离筋上，以相应角度设置多个螺纹座。

更进一步地，所述辐射单元的间距和高度满足电讯三角形阵列排布。

更进一步地，所述大型天线双工一体化结构还包括屏蔽盖板与调谐螺钉，所述屏蔽盖板分别对应设置在各所述双工器腔体的外部，所述调谐螺钉贯穿所述屏蔽盖板设置。

更进一步地，所述调谐杆的数量至少为两个，两个所述调谐杆分别通过两个馈电口与所述辐射单元连接。

本发明相比现有技术具有以下优点：该基于测控的大型天线双工一体化结构，与分布式结构设计相比，减少大量连接螺钉，大大缩短了装配周期，且天线加工周期短、成本低，一体化结构设计大大缩短项目周期；每个天线辐射腔体内高速铣出支撑杆，以高精度加工的支撑杆定位辐射单元间距和高度，以馈电口和工艺孔保证加工的旋转角度和双工器腔体加工精度，一体化成型结构极大减少人为装配误差，方便调试；大尺寸天线与大量双工器腔体共用同一底面，降低了整个天线阵面系统的重量，减少了层间互联，相对传统连接方式，一体化天线双工器结构设计减少了由外部连接造成的天线系统结构尺寸的增加，实现高集成、轻量化、高强度的特点，同时增加了天线与双工器之间连接的稳定性和可靠性，值得被推广使用。

附图说明

图1是本发明实施例二中32通道一体化天线双工阵面中辐射面的结构示意图；

图2是本发明实施例二中32通道一体化天线双工阵面中双工器面的结构示意图；

图3是本发明实施例二中32通道一体化天线双工阵面中双工器面的局部剖视图；

图4是本发明实施例二中单个双工器腔体内调谐杆阵列的示意图；

图5是本发明实施例二中32通道辐射面校正微带线与贴片型匹配负载的连接示意图；

图6是图2中A处的局部放大图；

图7是图4中B处的局部放大图。

图中：1、一体化反射天线；2、聚苯醚固定杆；3、辐射单元；4、绝缘子探针；5、校正微带线；6、贴片型匹配负载；7、阵面盖板；8、屏蔽盖板；9、调谐杆；10、调谐螺钉。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一

本实施例提供一种技术方案：一种1152通道大型一体化天线双工器集成结构，两功能腔体经统一定位基准高速铣翻转精加工而成。

正面辐射腔体和背部双工器腔体一体化高速铣加工，两腔体共用一块非常薄的底板，在底板上即两腔体之间留有馈电口，绝缘子探针固定在辐射单元上，通过馈电口将辐射单元与双工器实现信号连接。

加工1152通道大型一体化天线辐射腔体，同时确定4个工艺孔作为定位基准，工艺孔位置精度优于±0.03mm，阵面翻转固定后，以4个工艺孔作为定位基准后，加工双工器腔体，可保证每个双工器腔体位置精度优于±0.05mm，每个辐射腔体和双工器腔体同轴度优于±0.03mm。

在576个天线辐射腔体内均高速铣出支撑杆，该支撑杆用于定位支撑辐射单元，通过机加工支撑杆，576个辐射单元间距优于±0.05mm，辐射单元高度优于±0.05mm。

每个天线辐射腔体内预留3个聚苯醚固定杆固定口，贯通式螺纹设计，在天线辐射腔体底部以120度夹角均匀分布。

每个辐射腔体内装配3个聚苯醚固定杆以支撑辐射单元，聚苯醚材质作为高强度工程塑料，保证绝缘性与结构可靠性，辐射单元与固定杆之间以聚苯醚螺钉连接在一起，起到支撑良好作用。

校正微带线分成若干段以螺钉连接在天线辐射面的空余面上，两段微带线的接头处形成搭桥锡焊以固定连接，制成大尺寸校正微带线。

天线辐射面留有贴片型匹配负载槽、校正连接器安装口及贯通槽，大尺寸校正微带线的一端与贴片型匹配负载锡焊，另一端与校正连接器螺纹连接，贯通槽的存在方便连接器线缆安装布局，阵面盖板最后将贯通槽封住。

每个辐射腔体内设计2个高精度的馈电口，每个馈电口采用阶梯结构设计，具备定位支撑绝缘子探针的作用，绝缘子探针直插馈电口并与其过盈配合，最后以硅橡胶密封绝缘子探针根部。

每个辐射腔体对应着一个双通道双工器腔体，不同的辐射腔体之间的区别，在于以其腔体中心为轴进行角度旋转的程度，每个阵面包含四个角度的辐射腔体，各个辐射腔体之间以三角形等间距阵列排布；

背部双工器腔体为双通道结构，通道为不规则异型空间，在每个通道内的加强隔离筋上，以相应角度布置若干螺纹座供屏蔽盖板螺钉连接。

实施例二

如图1所示，在本实施例的32通道一体化天线双工阵面中，包括一体化反射天线1、聚苯醚固定杆2、辐射单元3、绝缘子探针4、校正微带线5、贴片型匹配负载6、阵面盖板7，辐射单元3呈一定角度排列在天线辐射面上，每个辐射腔体中均有聚苯醚固定杆2支撑，且通过绝缘子探针4与一体化天线双工器腔体一一对应。考虑到接线问题，设计阵面盖板7方便维修人员在有限空间内对SMA连接器旋拧到位。圆形辐射单元3中心与辐射腔体的中心支撑柱螺钉连接，高速铣机加工的支撑柱位置精度可以保证阵列辐射单元3的间距和高度，满足电讯三角形阵列排布。同时通过辐射腔体内的三个聚苯醚固定杆2固定辐射单元3，工程塑料的聚苯醚材质除了绝缘性，不会对辐射单元3的造成过强约束。

如图2、6、7所示，在保证指标满足总体条件的过程中，所述局部32通道一体化天线双工阵面中，包括屏蔽盖板8、调谐杆9、调谐螺钉10，在满足结构强度的情况下，一体化反射天线1的背面进行了轻量化设计，四周设有减重槽。如图2所示，将屏蔽盖板8去掉后，双工器腔体内排布若干形状相似的调谐杆9，调谐杆9与一体化反射天线1通过螺纹连接在双工器腔体底面。屏蔽盖板8与一体化反射天线1的双工器面以大量螺钉连接，目的是保证电磁波信号不发生泄漏。调谐螺钉10为直径相同、长短不一的镀银黄铜棒，贯穿屏蔽盖板8设置，调试时，控制调谐螺钉10插入双工器腔体的深度不同来控制信号的滤通，待输出指标满足要求时，立即用DG-4环氧胶将调谐螺钉10固封。

如图3所示，所述辐射单元安装过程，每个辐射腔体内包括一个辐射单元3、三个聚苯醚固定杆2、两个绝缘子探针4，绝缘子探针4一端连接辐射单元3，另一端穿过一体化反射天线1的底面与调谐杆9连接，来实现信号传输。通过辐射腔体与双工器腔体共用同一底板，绝缘子探针4直插底板上的馈电口，实现天线双工结构一体化。(一个双工器腔体内部只有两个调谐杆9与两个绝缘子探针4一一对应连接)

如图4、7所示，所述一体化反射天线双工器面上，每个双工器腔体分布着多个调谐杆9，调谐杆9在不同双工器腔体中分布方式不尽相同。具体表现为每个腔体内的调谐杆依据原始电讯仿真指标进行排列，完成初步的电磁波信号过滤。

如图5所示，所述校正微带线5与贴片型匹配负载6连接，包括一条校正微带线5、一个贴片型匹配负载6，校正微带线5一端与SMA连接器连接，一端与贴片型匹配负载6连接，连接形式为锡焊，校正微带线5由复合介质基板覆铜压制而成，与一体化反射天线1螺钉连接，无需压接，其操作性较好。

工作原理：本实施例的1152通道大型一体化天线双工器集成结构设计，两功能腔体统一定位基准高速铣翻转精加工而成，绝缘子探针4穿过辐射腔体和双工器腔体共用的馈电口，将辐射单元3与双工器腔体内的调谐杆9连接起来。辐射腔体与双工器腔体以同一底板为支撑，完成天线双工器一体化。辐射腔体中由三根聚苯醚固定杆2支撑辐射单元3收发信号，通过绝缘子探针4完成信号传输转换，通过一体化反射天线1、调谐杆9和调谐螺钉10完成信号滤通。

综上所述，上述实施例的基于测控的大型天线双工一体化结构，天线辐射腔体与双工器腔体共用同一底板，减少了由电缆连接造成的天线系统结构尺寸的增加，在减少了天线系统的整体重量的同时，天线阵面强度反而因为具备高速铣一体化成型加工的结构而得到增强；由于采用了内部馈电探针直接互连技术，减少由连接器相互连接造成的电指标损耗；整个系统具有质量轻、强度高、可靠性好的优点，值得被推广使用。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种基于测控的大型天线双工一体化结构，其特征在于：包括介质底板、多个双工器腔体、多个辐射腔体、多个辐射单元、多个绝缘子探针、多个调谐杆，多个所述双工器腔体、多个所述辐射腔体分别开设在所述介质底板的两面，设置有辐射腔体的一面为辐射面，设置有双工器腔体的一面为双工器面，各辐射腔体与各双工器腔体的位置均一一对应，所述辐射单元设置在所述辐射腔体内，通过所述绝缘子探针穿过辐射腔体、双工器腔体之间设置的馈电口与所述调谐杆实现信号连接，多个所述调谐杆分别设置在各所述双工器腔体内部。

2.根据权利要求1所述的一种基于测控的大型天线双工一体化结构，其特征在于：所述大型天线双工一体化结构还包括校正微带线、贴片型匹配负载，所述校正微带线与所述贴片型匹配负载均设置在所述辐射面上，所述校正微带线的一端与校正连接器连接，另一端与所述贴片型匹配负载连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于测控的大型天线双工一体化结构，其特征在于：所述辐射面上还设有用于方便校正连接器安装的贯通槽，所述贯通槽上设置有阵面盖板。

4.根据权利要求3所述的一种基于测控的大型天线双工一体化结构，其特征在于：所述大型天线双工一体化结构还包括屏蔽盖板与调谐螺钉，所述屏蔽盖板分别对应设置在各所述双工器腔体的外部，所述调谐螺钉贯穿所述屏蔽盖板设置。

5.根据权利要求4所述的一种基于测控的大型天线双工一体化结构，其特征在于：所述双工器腔体为双通道结构，通道为不规则异型空间，在每个通道内设置的加强隔离筋上以相应角度设置多个便于屏蔽所述盖板安装的螺纹座。

6.根据权利要求5所述的一种基于测控的大型天线双工一体化结构，其特征在于：所述辐射单元与所述辐射腔体之间设置有支撑柱，所述支撑柱的一端与所述辐射单元的中间位置连接，另一端与所述辐射腔体的底面连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于测控的大型天线双工一体化结构，其特征在于：所述辐射单元与所述辐射腔体之间还设置有绝缘固定杆，所述绝缘固定杆的一端与所述辐射单元的边缘连接，另一端与所述辐射腔体的底面连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于测控的大型天线双工一体化结构，其特征在于：所述调谐杆的数量至少为两个，两个所述调谐杆分别通过两个馈电口与所述辐射单元连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于测控的大型天线双工一体化结构，其特征在于：所述辐射单元的间距和高度满足电讯三角形阵列排布条件。

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