CN113612009B - 一种机载共形承载天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机载共形承载天线，包括：反射板、微带天线、射频连接器和蒙皮，其中：反射板为承载结构，内侧设有后端器件和射频连接器的固定接口；微带天线固定在反射板外侧；蒙皮具有透波功能，铺设于微带天线外侧，其外形与飞机气动外形一致。整体成型之后，通过反射板上的安装孔，实现共形天线与飞机结构的机械连接。本发明具有优异的结构刚度，可显著提升机载共形天线的口径；具备挂载后端有源器件的能力，减少后端有源器件与天线之间的损耗，进一步地提高了探测系统的威力。

Description

一种机载共形承载天线
技术领域
本发明涉及天线结构技术领域，尤其涉及一种机载共形承载天线。
背景技术
共形天线，是指附着于载体表面且与载体贴合的阵列天线，即需要将阵列天线共形安装在一个固定形状的表面上，从而形成非平面的共形天线阵。
相比平面天线，共形天线有以下优势：
1)改善雷达宽角度扫描性能；
2)消除或减少天线罩引起的瞄准误差；
3)天线可共形在载体任何位置，实现方向图的全空间覆盖等。
机载雷达具有探测距离远、警戒时间长等优点，飞机是目前共形天线应用最多的载体，因为共形天线能消除雷达对飞机气动特性的影响，减小空气阻力，增加航程；增大了天线口径，并可以实现较高的增益；减小了飞机的雷达散射面积，提升了隐身性能。随着无人机的大规模应用，机载共形天线将会得到更广泛的应用。
共形承载天线兼具天线功能与承载能力。相比机身结构，微带天线的介质基板是柔性材料，为了保证天线阵面的刚度，基于纤维增强复合材料的层合结构、夹层结构和三维编织结构是目前常见共形承载天线的结构型式。比如，公开号为CN109066081A的专利文献，公开了一种机头蒙皮天线集成结构及制作方法，包括机头蒙皮、天线微带、过渡板、SMA连接器。上述专利基于层合结构实现了天线微带和机头蒙皮的集成设计，通过机头蒙皮外形控制天线形状，有效地降低了天线微带的安装结构重量。不过，在上述专利的技术方案中，为了安装连接器，部分泡沫夹芯被替换为等厚度的铝合金过渡板，导致了蒙皮局部刚度过大，所以该蒙皮天线适用于载荷较小的区域，不具备集成后端元器件的能力，天线口径也受限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何提升机载雷达共形天线的承载能力。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：一种机载共形承载天线，包括：
反射板(1)，为一体化结构，反射板(1)内侧为射频连接器(4)和后端有源器件提供安装接口，反射板(1)外侧为微带天线(3)提供定位基准和安装面；
导电胶膜(2)，铺贴于所述反射板(1)的外侧面，用以填充微带天线(3)与反射板(1)之间的空隙；
微带天线(3)，布置于导电胶膜(2)的外表面；
射频连接器(4)，壳体穿过反射板(1)内的馈电孔，并通过紧固件将其法兰安装在反射板(1)内侧背面，射频连接器(4)的插针与微带天线(3)的焊盘焊接；
蒙皮(5)，位于微带天线(3)外表面，其外轮廓与气动外形一致。
作为本发明优化的技术方案，作为共形天线主要承载结构件，所述反射板(1)内侧设置有加强筋。
作为本发明优化的技术方案，所述反射板(1)内侧的加强筋上设有安装接口，具有挂载后端有源器件的能力。
作为本发明优化的技术方案，反射板(1)内侧设有连接器安装面，每个连接器安装面内有若干个螺纹孔，用于固定射频连接器(4)的法兰。
作为本发明优化的技术方案，在反射板(1)外侧面上开设有通孔，且每个通孔的轴线与微带天线(3)外表面垂直。
作为本发明优化的技术方案，所述蒙皮(5)由若干层纤维增强复合材料构成。该材料具有透波的特性，如玻璃纤维增强复合材料，其厚度满足天线电性能要求。
作为本发明优化的技术方案，所述反射板(1)设置有若干安装孔，实现共形天线与飞机结构的机械连接，参与承担与传递飞机载荷。
采用上述技术方案，本发明至少有下列优点：
1、本发明所述的新型机载共形天线具有优异的结构刚度，能承受较大的载荷，显著提升了机载共形天线的口径；
2、射频连接器具有稳定的安装面，保证了微带天线与后端有源器件连接的可靠性。
3、具备了挂载天线后端有源器件的能力，提升了共形天线集成程度，减少后端有源器件与天线之间的损耗，提高探测系统威力。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种机载共形承载天线的剖面结构示意图。
图2为本发明实施例提供的一种机载共形承载天线的中反射板内侧结构示意图。
图中，1、反射板；101、上筋；102、下筋；103、立筋；104、辅筋；105、连接器安装面；106、器件安装面一；107、器件安装面二；108、凸台；2、导电胶膜；3、列线源微带板；4、射频连接器；5、蒙皮。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提出了一种X波段的机载共形承载天线，具有承受气动载荷和参与机身载荷传递的能力。参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种机载共形承载天线的剖面结构示意图，该机载共形承载天线包括反射板1、导电胶膜2、列线源微带板3、射频连接器4以及蒙皮5。
所述反射板1为一体化曲面铝合金加筋板，为共形天线的集成平台。
所述反射板1的内侧(背面)具有安装后端有源器件的能力，反射板1内侧为射频连接器4和后端有源器件提供安装接口。反射板1内侧中部设有一系列连接器安装面，其数量与射频连接器4数量一致，每个安装面内有两个螺纹孔，用于固定射频连接器4的法兰。
反射板1外侧为列线源微带板3提供定位基准和安装面，轮廓基于飞机气动外形设计，在所述反射板1的外侧面上开设有一系列螺纹孔，用于列线源微带板3的定位和固定，保证列线源微带板3在集成和使用过程中紧贴反射板1外表面且不发生相对移动。为了实现线源微带板3后端的连接，在反射板1外侧面上还开设有通孔，且每个通孔的轴线与列线源微带板3外表面垂直，所有垂足都在同一水平面内。
实施例中的反射板1除了承担反射电磁波和微带天线集成的功能之外，还作为共形天线主要承载结构件。
导电胶膜2，铺贴于所述反射板1的外侧面，用以填充列线源微带板3与反射板1之间的空隙，提升列线源微带板3的接地效果。
列线源微带板3，布置于导电胶膜2的外表面，通过紧固件安装在反射板1外侧，形成曲面的天线阵面。所述列线源微带板3集成了天线和功分器的功能，每个线源微带板3上设置了1个焊盘和9个沉头孔，焊盘中心对应反射板1的馈电孔，通过9个沉头螺钉将其固定在反射板1的外表面上。
射频连接器4的壳体穿过反射板1内的馈电孔，并通过紧固件将其法兰安装在反射板1内侧背面，再将射频连接器4的插针与列线源微带板3的焊盘焊接。
所述蒙皮5由0.4mm的玻璃纤维增强复合材料构成，将两层0.2mm的玻璃纤维增强复合材料预浸料均匀铺设在列线源微带板3外表面，确保两者之间无气泡等缺陷，经过真空袋压工艺完成蒙皮的成型。其中，所述真空袋压工艺为现有的工艺，并不在本发明的保护范围之内，所以此处不再进行详细说明。
参阅图2，作为共形天线主要承载结构件，所述反射板1内侧横向上下设置有平行的上筋101、下筋102，所述上筋101、下筋102上设置有用于连接机身框的安装接口，类似桁梁，用于传递横向(机身航向)的载荷。在上筋101与下筋102之间，多根纵向的立筋103沿横向依次排列在反射板1内侧，用于提升反射板纵向刚度，并参与机身扭矩的转递。同时，反射板1的内侧还布置了凸台108和多条交叉的辅筋104，提升反射板的局部刚度。
凸台108以凹槽的方式设置了一系列连接器安装面105，最大下陷深度0.5mm。每个连接器安装面105内设置有两个螺纹孔，用以固定射频连接器4的法兰。显然，连接器安装面105的数量与列线源微带板3数量一致。
每根立筋103的侧面上下分别设置有器件安装面二107和器件安装面一106，每两根立筋为一组，同一组立筋的器件安装面一106和器件安装面二107分别共面，器件安装面一106和器件安装面二107上开设有连接螺栓的通孔，用于固定后端的器件。每根立筋103的器件安装面一106和器件安装面二107的间距相同，每组内两个立筋的间距相同，保证了后端器件的模块化。
该共形天线作为机身结构的一部分，将反射板1、导电胶膜2、列线源微带板3、射频连接器4和蒙皮5集成之后，利用反射板上筋101、下筋102和前后端的安装接口，将整个天线阵面固定在机身框上，作为机身结构的一部分，参与飞机载荷的传递。
该机载共形承载天线的制作过程如下：
首先将导电胶膜2，铺贴于所述反射板1的外侧面；
其次，将集成了天线和功分器的列线源微带板3紧贴导电胶膜2外表面布置，每个线源微带板3上设置1个焊盘和9个沉头孔，焊盘中心对应反射板1的馈电孔，通过9个沉头螺钉将其固定在反射板1的外表面上；
然后，射频连接器4的壳体穿过反射板1内的馈电孔，通过紧固件将其法兰安装在反射板内侧，再将其外端的插针与列线源微带板3的焊盘焊接；
之后，将两层0.2mm的玻璃纤维预浸料均匀地铺设在列线源微带板3的外表面，确保两者之间无气泡等缺陷，经过真空袋压工艺完成蒙皮5的成型。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种机载共形承载天线，其特征在于，包括：
反射板（1），为一体化结构，反射板（1）内侧为射频连接器（4）和后端有源器件提供安装接口，作为共形天线主要承载结构件，反射板（1）内侧设置有加强筋，所述加强筋上设有安装接口，具有挂载后端有源器件的能力，所述反射板(1)内侧横向上下设置有平行的上筋(101)、下筋(102)，所述上筋(101)、下筋(102)上设置有用于连接机身框的安装接口，在上筋(101)与下筋(102)之间，多根纵向的立筋(103)沿横向依次排列在反射板(1)内侧，反射板(1)的内侧还布置了凸台(108)和多条交叉的辅筋(104)，凸台(108)以凹槽的方式设置一系列连接器安装面(105)，反射板（1）外侧为微带天线（3）提供定位基准和安装面；
导电胶膜（2），铺贴于所述反射板（1）的外侧面，用以填充微带天线（3）与反射板（1）之间的空隙；
微带天线（3），布置于导电胶膜（2）的外表面，所述微带天线（3）集成了天线和功分器的功能；
射频连接器（4），壳体穿过反射板（1）内的馈电孔，并通过紧固件将其法兰安装在反射板（1）内侧背面，射频连接器（4）的插针与微带天线（3）的焊盘焊接；
蒙皮（5），位于微带天线（3）外表面。
2.根据权利要求1所述的机载共形承载天线，其特征在于，反射板（1）设有连接器安装面，每个连接器安装面内有若干个螺纹孔，用于固定射频连接器（4）的法兰。
3.根据权利要求1所述的机载共形承载天线，其特征在于，在反射板（1）外侧面上还开设有通孔，且每个通孔的轴线与微带天线（3）外表面垂直。
4.根据权利要求1所述的机载共形承载天线，其特征在于，所述蒙皮（5）由若干层纤维增强复合材料构成，且具有透波特性。
5.根据权利要求1所述的机载共形承载天线，其特征在于，反射板（1）设置有若干安装孔，实现共形天线与飞机结构的机械连接，参与承担与传递飞机载荷。
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