CN114497994A - 一种超宽带测向天线阵 - Google Patents

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罗旭
李培
况泽灵
何亚东
徐亮
王宇
许放
汪若愚
张义萍
赵兴成
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Abstract

本发明提供了一种超宽带测向天线阵，包括天线组件结构与天线罩，所述天线组件结构由小型化厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线电气连接并组合而成，天线罩安装在天线组件结构上，同时罩住小型化厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线。本发明提出的超宽带测向天线阵实现了在窄小安装尺寸下的超宽带(20个倍频程)、宽空域覆盖(覆盖方位360°，俯仰60°)和圆极化(可适应多种极化的来波)的测向功能。该测向天线阵通过天线小型化技术，将工作频带拓展到20个倍频程。

Description

一种超宽带测向天线阵
技术领域
本发明涉及超宽带测向天线技术领域，特别涉及一种超宽带测向天线阵。
背景技术
随着超宽带测向系统技术的发展，更多的系统越来越趋向于用一个天线阵能接收所有频段的来波信号，这就需要天线阵具有超宽带性能，同时随着天线阵使用条件愈来愈严酷，小型化已成为测向天线阵的必然发展趋势，现有的超宽带测向天线阵相对带宽通常仅能达到9个倍频程。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，提供了一种超宽带测向天线阵，能够满足20个倍频程射频信号的接收功能；完成对频域宽开、空域宽开的信号截获。
本发明采用的技术方案如下：一种超宽带测向天线阵，包括天线组件结构与天线罩，所述天线组件结构由小型化厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线电气连接并组合而成，天线罩安装在天线组件结构上，同时罩住小型化厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线。
进一步的，所述天线组件结构还包括安装结构件，所述厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线同时固定在安装结构件上，天线罩罩住厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线后与安装结构件固定。
进一步的，所述天线罩为C字夹层结构，分为透波区与非透波区；所述非透波区用于与安装结构件固定，透波区用于保证天线罩高透波性能。
进一步的，所述透波区为五层结构，包括3层蒙皮与2层芯层，由内到外依次为蒙皮、芯层、蒙皮、芯层、蒙皮，各层之间采用预浸料分步糊制粘接，最后通过真空袋低压辅助固化成型。
进一步的，所述非透波区为实心的复合材料结构。
进一步的，所述蒙皮以及非透波区的材料为石英纤维增强氰酸酯复合材料。
进一步的，所述芯层的材料为PMI泡沫。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明提出的超宽带测向天线阵实现了在窄小安装尺寸下(口径尺寸为频率低端的0.7个波长)的超宽带(20个倍频程)、宽空域覆盖(覆盖方位360°，俯仰60°)和圆极化(可适应多种极化的来波)的测向功能。该测向天线阵通过天线小型化技术，将工作频带拓展到20个倍频程。
附图说明
图1为本发明提出的超宽带测向天线阵外部示意图。
图2为本发明提出的天线组件结构示意图。
图3为本发明提出的天线罩结构示意图。
图4为天线组件中超宽带接收天线驻波测试图；
图5～图7为超宽带测向天线阵方向图测试结果；
图8～图10为超宽带测向天线阵幅度一致性测试结果；
图11为超宽带测向天线阵中天线罩测试结果；
图12为超宽带测向天线阵增益测试结果；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
本实施例针对现有的超宽带测向天线阵相对带宽仅能达到9个倍频程的缺陷，对天线阵进行改进，提出一种满足20个倍频程射频信号接收的超宽带测向天线阵，具体结构如下：
如图1、图2、图3所示，一种超宽带测向天线阵，包括天线组件结构与天线罩，所述天线组件结构由小型化厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线电气连接并组合而成，天线罩安装在天线组件结构上，同时罩住小型化厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线。
其中，平面螺旋天线由于具有宽频带、波束恒定、相位中心稳定等优点，在本实施例中，通过对两个频段螺旋天线的电气及结构优化设计，将两个天线进行合理组装，有效的减小了两个天线的物理尺寸，同时在结构上也能满足环境适应性要求。可保证在全频带(20个倍频程)内方向图主波束3dB宽度稳定在50°～110°范围，适合于宽角视场的测向设备。
具体的，所述天线组件结构还包括安装结构件，所述厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线同时固定在安装结构件上，天线罩罩住厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线后与安装结构件固定。
在本实施例中，天线罩为C字夹层结构，分为透波区与非透波区；所述非透波区用于与安装结构件固定，透波区用于保证天线罩高透波性能。其中，非透波区为实心的复合材料结构。
所述透波区为五层结构，包括3层蒙皮与2层芯层，由内到外依次为蒙皮、芯层、蒙皮、芯层、蒙皮，各层之间采用预浸料分步糊制粘接，最后通过真空袋低压辅助固化成型，最终得到夹层结构的天线罩产品。
在一个优选实施例中，为了保证该超宽带测向天线阵在多种航空航天产品上使用并完成鉴定并能达到宽带透波的特性，蒙皮以及非透波区的材料采用石英纤维增强氰酸酯复合材料；芯层的材料采用PMI泡沫。
为了验证本发明的有效性，在本实施例中，对超宽带测向天线阵进行了测试验证。
如图4所示为超宽带接收天线的驻波系数测试曲线，可以看到驻波在全频带(20个倍频程)小于3。
超宽带测向天线阵方向图测试结果见图5～图7，依次分别为频率低端(flow)方向图、中间频率(fmiddle)方向图、频率高端(fhigh)方向图，该天线在20个倍频程内方向图稳定，变化较为平滑，全频段波束宽度范围为50°～110°，幅度一致性能控制在2dB以内，超宽带接收天线幅度一致性测试曲线如图8～图10所示，依次为分别为频率低端(flow)幅度一致性、中间频率(fmiddle)幅度一致性、频率高端(fhigh)幅度一致性；如图12所示，天线增益在全频段大于-6dBi，如图11所示，在天线罩全频段(20个倍频程)平均透波率≥70％，性能较好。充分证明了本发明的有效性，满足超宽带测向天线阵的使用需求。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (7)

1.一种超宽带测向天线阵，其特征在于，包括天线组件结构与天线罩，所述天线组件结构由小型化厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线电气连接并组合而成，天线罩安装在天线组件结构上，同时罩住小型化厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线。
2.根据权利要求1所述的超宽带测向天线阵，其特征在于，所述天线组件结构还包括安装结构件，所述厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线同时固定在安装结构件上，天线罩罩住厘米波平面螺旋天线和毫米波平面螺旋天线后与安装结构件固定。
3.根据权利要求1或2所述的超宽带测向天线阵，其特征在于，所述天线罩为C字夹层结构，分为透波区与非透波区；所述非透波区用于与安装结构件固定，透波区用于保证天线罩高透波性能。
4.根据权利要求3所述的超宽带测向天线阵，其特征在于，所述透波区为五层结构，包括3层蒙皮与2层芯层，由内到外依次为蒙皮、芯层、蒙皮、芯层、蒙皮，各层之间采用预浸料分步糊制粘接，最后通过真空袋低压辅助固化成型。
5.根据权利要求3所述的超宽带测向天线阵，其特征在于，所述非透波区为实心的复合材料结构。
6.根据权利要求4所述的超宽带测向天线阵，其特征在于，所述蒙皮以及非透波区的材料为石英纤维增强氰酸酯复合材料。
7.根据权利要求6所述的超宽带测向天线阵，其特征在于，所述芯层的材料为PMI泡沫。
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