CN114899586B - 一种悬臂安装的微带振子天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种悬臂安装的微带振子天线，包括天线本体、射频同轴连接器、连接板，所述连接板连接所述天线本体的一端，所述天线本体与反射板连接时另一端呈悬臂状，所述射频同轴连接器连接所述连接板；所述天线本体包括微带振子、泡沫层、蒙皮，所述泡沫层连接所述微带振子的两侧，所述蒙皮连接所述泡沫层外，所述射频同轴连接器内的导针与所述微带振子连接。本发明的有益效果：微带天线振子结构在结构刚度和强度显著提升的同时重量增加极少，提高了天线悬壁安装的可靠性，实现了航空航天轻小型雷达电子设备的轻量化。

Description

一种悬臂安装的微带振子天线
技术领域
本发明涉及一种微带天线技术领域，尤其涉及的是一种悬臂安装的微带振子天线。
背景技术
微带天线具有重量轻、体积小、剖面低、易共形以及平面结构等优点，在雷达等电子设备上得到广泛应用，以微带振子天线作为辐射单元构成的微带天线阵列在航空航天领域具有很大优势。如申请号201210512322.5，一种微带天线单元及其阵列，1.一种微带天线单元，包括上方设有主辐射贴片的第一介质基板，所述天线单元中还包括上方设有寄生贴片的第二介质基板，且第二介质基板置于第一介质基板的上方，所述第二介质基板的上方还设有覆盖介质板，第一介质基板的下方设有接地板，所述接地板的下方还设有反射板；所述接地板上设有H形槽，且H形槽连接用于馈电的微带线，且微带线置于接地板的下侧；所述第一介质基板上的主辐射贴片也连接用于馈电的微带线；所述主辐射贴片、寄生贴片与H形槽在同一条与反射板相垂直的直线上。
但是在一些应用中，微带振子天线因电性能需要设计尺寸较大、在反射板上悬臂安装以及产品工作时的环境状况和受力状况较为恶劣，而通常微带振子天线的本身厚度尺寸一般较薄，因此需要对微带振子天线进行力学加固、表面防护和安装接口的设计，以保证微带振子天线的刚强度满足力学环境要求、天线表面满足环境防护要求、安装接口满足电磁性能要求。
对于航空航天上应用的轻小型雷达等电子设备来说，微带振子天线结构还需考虑轻量化，采用轻质材料，实现微带振子天线的力学性能、防护性能和电性能的综合协同效果。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决目前的微带振子天线在悬臂安装的情况下，无法满足强度与刚度的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种悬臂安装的微带振子天线，包括天线本体、射频同轴连接器、连接板，所述连接板连接所述天线本体的一端，所述天线本体与反射板连接时另一端呈悬臂状，所述射频同轴连接器连接所述连接板；所述天线本体包括微带振子、泡沫层、蒙皮，所述泡沫层连接所述微带振子的两侧，所述蒙皮连接所述泡沫层外，所述射频同轴连接器内的导针与所述微带振子连接。
本发明适用于天线本体与反射板连接时一端呈悬臂状的情况，采用泡沫层、蒙皮作为天线本体的支撑，泡沫层在不影响天线电性能的前提下，提高整个天线结构的刚性，且重量增加较小，蒙皮在不影响天线电性能的前提下，对泡沫层表面进行保护，阻隔了泡沫层的吸潮，提高整个天线结构的强度；本发明中的微带天线振子结构在结构刚度和强度显著提升的同时重量增加极少，提高了天线悬壁安装的可靠性，实现了航空航天轻小型雷达电子设备的轻量化。
优选的，所述天线本体还包括防水层，所述防水层位于所述泡沫层与所述蒙皮之间。
优选的，所述天线本体还包括用于粘接的胶膜，所述胶膜位于所述微带振子与所述泡沫层之间，所述胶膜位于所述泡沫层与所述防水层之间。
防水层的作用是铺设于泡沫和蒙皮之间，阻隔外部水汽进入天线；胶膜的作用是将各功能层材料进行牢固粘接。
优选的，所述微带振子为1mm～2mm的微带板，所述泡沫层为5mm～7mm的PMI泡沫，所述蒙皮为厚度0.1mm～0.2mm的石英氰酸酯复合材料，所述防水层为厚度0.02mm～0.05mm的聚氟乙烯薄膜材料，所述胶膜为厚度0.08mm～0.15mm的中温固化的环氧胶膜。
本发明的泡沫层选用PMI泡沫，是作为一种密度低、介电常数和损耗角正切低的介质材料，刚度优于普通泡沫，且重量增加较小；石英氰酸酯复合材料的蒙皮，是强度高、介电常数和损耗角正切值低的材料强度好。
优选的，所述天线本体采用一体化真空袋压法中温固化成型，固化温度为130±5℃，真空压力不大于-0.096MPa。
优选的，所述连接板包括第一连接板与第二连接板，所述第一连接板与所述第二连接板分别连接所述天线本体的两侧，所述第一连接板的顶端向外延伸形成与反射板连接的第一支撑板，所述第二连接板的顶端向外延伸形成与反射板连接的第二支撑板。
优选的，所述天线本体的底部具有多个贯穿孔，所述第一连接板具有连接孔，所述第二连接板的侧面具有插柱，所述插柱插入所述贯穿孔后与所述连接孔螺栓连接。
连接板两侧的支撑板作为与反射板连接的结构，连接板上的插柱可以插入天线本体的贯穿孔，使得连接板与天线本体连接可靠。
优选的，所述第一连接板的侧面具有用于连接射频同轴连接器的安装部。
优选的，所述第一连接板与所述第二连接板上具有多个减重孔。
连接板采用轻量化的设计，减轻整个天线振子的重量。
优选的，所述连接板与所述天线本体连接的高度占所述天线本体整体高度的25％-35％。
本发明的优点在于：
(1)本发明适用于天线本体与反射板连接时一端呈悬臂状，采用泡沫层、蒙皮作为支撑，泡沫层在不影响天线电性能的前提下，提高整个天线结构的刚性，且重量增加较小，蒙皮在不影响天线电性能的前提下，对泡沫表面进行保护，阻隔了泡沫的吸潮，提高整个天线结构的强度；本发明中的微带天线振子结构在结构刚度和强度显著提升的同时重量增加极少，提高了天线悬壁安装的可靠性，实现了航空航天轻小型雷达电子设备的轻量化；
(2)防水层的作用是铺设于泡沫和蒙皮之间，阻隔外部水汽进入天线；胶膜的作用是将各功能层材料进行牢固粘接；
(3)本发明的泡沫层选用PMI泡沫，是作为一种密度低、介电常数和损耗角正切低的介质材料，刚度优于普通泡沫，且重量增加较小；石英氰酸酯复合材料的蒙皮，是强度高、介电常数和损耗角正切值低的材料强度好；
(4)连接板两侧的支撑板作为与反射板连接的结构，连接板上的插柱可以插入天线本体的贯穿孔，使得连接板与天线本体连接可靠。
附图说明
图1是本发明实施例悬臂安装的微带振子天线的结构示意图；
图2是本发明实施例天线本体的结构示意图；
图3是本发明实施例天线本体的爆炸图；
图4是本发明实施例第一连接板的结构示意图；
图5是本发明实施例第二连接板的结构示意图；
图6是本发明实施例射频同轴连接器的结构示意图；
图7是本发明实施例微带振子天线与反射板连接示意图；
图中标号：
1、天线本体；11、微带振子；12、泡沫层；13、防水层；14、蒙皮；15、胶膜；
2、射频同轴连接器；3、第一连接板；4、第二连接板；5、十字槽沉头螺钉；6、十字槽盘头螺钉；7、反射板；
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，本领域普通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。
实施例一：
如图1所示，一种悬臂安装的微带振子天线，包括天线本体1、射频同轴连接器2、连接板，连接板包括第一连接板3、第二连接板4；第一连接板3、第二连接板4分别通过十字槽沉头螺钉5连接天线本体1的底部的两侧；射频同轴连接器2通过十字槽盘头螺钉6连接第一连接板3上。
如图2、图3所示，所述天线本体1包括微带振子11、泡沫层12、防水层13、蒙皮14、以及用于粘接的胶膜15。
微带振子11为厚度为1mm～2mm的微带板；微带振子11为底部矩形顶部梯形的结构。
泡沫层12通过胶膜15连接在微带振子11的两侧，其中泡沫层12与微带振子11连接的一侧具有两个深度为0.1mm的矩形槽，用于胶膜15的粘接区域；泡沫层12的厚度5mm～7mm，选用PMI泡沫，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(简称PMI)，是目前综合性能最优的新型高分子结构泡沫材料，具有轻质、高强、耐高/低温等特点。PMI结构泡沫是由甲基丙烯酸(MAA)与甲基丙烯腈(MAN)共聚物发泡得到的闭孔、刚性硬质泡沫MAA与MAN经自由基本体聚合得到MAA-MAN共聚物板材，在180-230℃的发泡温度下，共聚物中预埋的发泡剂气化制得PMI泡沫板材。在高温发泡的同时，MAA-MAN共聚物中相邻的氰基(-CN)和羧基(-COOH)发生亲核加成反应，形成环状酰亚胺结构，该结构的强极性和高刚度赋予了PMI泡沫材料良好的综合性能。泡沫层12的作用是作为一种密度低、介电常数和损耗角正切低的介质材料，在不影响天线电性能的前提下，提高整个天线结构的刚性，且重量增加较小。
防水层13是厚度为0.02mm～0.05mm的聚氟乙烯薄膜材料，其作用是铺设于泡沫和蒙皮14之间，阻隔外部水汽进入天线；防水层13与泡沫层12之间通过胶膜15粘接。
所述蒙皮14为厚度0.1mm～0.2mm的石英氰酸酯复合材料。蒙皮14的作用是强度高、介电常数和损耗角正切值低的材料，在不影响天线电性能的前提下，对泡沫表面进行保护，阻隔了泡沫的吸潮，提高整个天线结构的强度。蒙皮14整体结构与微带振子11适配，同时，两侧的蒙皮14沿边缘向一侧折边，两侧的蒙皮14可以将泡沫层12、防水层13封在蒙皮14内部，通过蒙皮14的折边与胶膜15的侧面粘接。
上述微带振子11、泡沫层12、防水层13、蒙皮14、胶膜15粘接后，并在固化温度为130±5℃、真空压力不大于-0.096MPa的条件下进行一体化真空袋压成型，形成微带振子天线本体结构，即天线本体1。
如图3所示，上述泡沫层12、防水层13、蒙皮14的形状与微带振子11适配即可；同时，微带振子11一侧泡沫层12、防水层13、蒙皮14与微带振子11的上部形状适配，覆盖微带振子11侧面的75％作用；考虑底部安装的强度，微带振子11另一侧泡沫层12、防水层13、蒙皮14与整个微带振子11的表面形成适配，覆盖微带振子11另一侧的100％；如图2所示，微带振子11的顶面为大部分覆盖，底面为全部覆盖。
其中，所述射频同轴连接器2内的导针与所述微带振子11连接。
本实施例适用于天线本体1与反射板7连接时一端呈悬臂状，如图7所示，反射板7上具有多个阵列的矩形安装槽，微带振子天线的底部插入安装槽后，第一连接板3与第二连接板4的侧边搭接在反射板7上，并通过螺钉与反射板7连接后，天线本体1的上部呈悬臂状，其中，所述连接板与所述天线本体1连接的高度占所述天线本体1整体高度的25％-35％。天线本体1整体高度可达300-350mm，悬臂高度长达250mm。
本实施例采用泡沫层12、蒙皮14作为支撑，泡沫层12在不影响天线电性能的前提下，提高整个天线结构的刚性，且重量增加较小，蒙皮14在不影响天线电性能的前提下，对泡沫表面进行保护，阻隔了泡沫的吸潮，提高整个天线结构的强度，防水层13的作用是铺设于泡沫和蒙皮14之间，阻隔外部水汽进入天线；胶膜15的作用是将各功能层材料进行牢固粘接；本实施例中的微带天线振子结构在结构刚度和强度显著提升的同时重量增加极少，提高了天线悬壁安装的可靠性，实现了航空航天轻小型雷达电子设备的轻量化。
实施例二：
如图1、图4、图5所示，本实施例在上述实施例一的基础上，所述第一连接板3的顶端向外延伸形成与反射板7连接的第一支撑板31，所述第二连接板4的顶端向外延伸形成与反射板7连接的第二支撑板41。
所述天线本体1的底部具有多个贯穿孔，所述第一连接板3具有连接孔32，所述第二连接板4的侧面具有插柱42，所述插柱42插入所述贯穿孔后与所述连接孔32螺栓连接。螺栓也可以选用螺钉替换，螺钉为十字槽沉头螺钉5。本实施例中的插柱42可以插入天线本体1的贯穿孔，使得连接板与天线本体1连接可靠。
第一支撑板31与第二支撑板41作为与反射板7连接的结构，微带振子天线的底部插入安装槽后，第一支撑板31与第二支撑板41搭接在反射板7上，并通过十字槽盘头螺钉6与反射板7连接后，天线本体1的上部呈悬臂状。
其中，所述第一连接板3的侧面具有用于连接射频同轴连接器2的安装部33，安装部33具有供射频同轴连接器2的导针穿过的孔，以及用于固定射频同轴连接器2的螺钉孔。
连接板上设有减重结构，如所述第一连接板3上具有多个减重孔34，所述第二连接板4可以与第一连接板3一样，也可以设置矩形减重槽。采用轻量化的设计，减轻整个天线振子的重量。
上述实施例一或实施例二中的微带振子天线制造安装过程：
首先是根据微带振子天线的厚度、外形尺寸、悬壁安装时的力学性能环境以及电性能指标要求，制得泡沫层12、防水层13、蒙皮14、胶膜15的尺寸。
具体的，微带振子天线制造时，首先采用厚度0.1mm中温固化的环氧胶膜依次将微带振子11、泡沫层12、防水层13、蒙皮14进行粘接，并在固化温度为130±5℃、真空压力不大于-0.096MPa的条件下进行一体化真空袋压成型，形成微带振子天线本体结构。
通过十字槽沉头螺钉5将第一连接板3与第二连接板4安装在微带振子天线本体结构上。通过十字槽盘头螺钉6将射频同轴连接器2安装在第一连接板3上，然后将射频同轴连接器2的内导体插针焊接在微带振子11的微带线上。
将微带振子天线结构从反射板7的正面方向装入安装缝，再用十字槽盘头螺钉6将第一支撑板31与第二支撑板41与反射板7进行固定，有效避免了微带振子天线结构与反射板7的安装缝隙。
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，本领域的普通技术人员应当理解：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 (10)

1.一种悬臂安装的微带振子天线，其特征在于，包括天线本体、射频同轴连接器、连接板，所述连接板包括第一连接板与第二连接板，所述第一连接板与所述第二连接板分别连接天线本体的底部两侧，反射板上具有多个阵列的矩形安装槽，天线本体的底部插入安装槽，第一连接板与第二连接板的顶部与反射板连接，天线本体的上部呈悬臂状，所述射频同轴连接器连接所述连接板；所述天线本体包括微带振子、泡沫层、蒙皮，所述泡沫层连接所述微带振子的两侧，所述蒙皮连接所述泡沫层外，所述射频同轴连接器内的导针与所述微带振子连接。
2.根据权利要求1所述的一种悬臂安装的微带振子天线，其特征在于，所述天线本体还包括防水层，所述防水层位于所述泡沫层与所述蒙皮之间。
3.根据权利要求2所述的一种悬臂安装的微带振子天线，其特征在于，所述天线本体还包括用于粘接的胶膜，所述胶膜位于所述微带振子与所述泡沫层之间，所述胶膜位于所述泡沫层与所述防水层之间。
4.根据权利要求3所述的一种悬臂安装的微带振子天线，其特征在于，所述微带振子为1mm-2mm的微带板，所述泡沫层为5mm-7mm的PMI泡沫，所述蒙皮为厚度0.1mm-0.2mm的石英氰酸酯复合材料，所述防水层为厚度0.02mm-0.05mm的聚氟乙烯薄膜材料，所述胶膜为厚度0.08mm-0.15mm的中温固化的环氧胶膜。
5.根据权利要求1所述的一种悬臂安装的微带振子天线，其特征在于，所述天线本体采用一体化真空袋压法中温固化成型，固化温度为130±5℃，真空压力不大于-0.096MPa。
6.根据权利要求1所述的一种悬臂安装的微带振子天线，其特征在于，所述第一连接板的顶端向外延伸形成与反射板连接的第一支撑板，所述第二连接板的顶端向外延伸形成与反射板连接的第二支撑板。
7.根据权利要求6所述的一种悬臂安装的微带振子天线，其特征在于，所述天线本体的底部具有多个贯穿孔，所述第一连接板具有连接孔，所述第二连接板的侧面具有插柱，所述插柱插入所述贯穿孔后与所述连接孔螺栓连接。
8.根据权利要求6所述的一种悬臂安装的微带振子天线，其特征在于，所述第一连接板的侧面具有用于连接射频同轴连接器的安装部。
9.根据权利要求6所述的一种悬臂安装的微带振子天线，其特征在于，所述第一连接板与所述第二连接板上具有多个减重孔。
10.根据权利要求1所述的一种悬臂安装的微带振子天线，其特征在于，所述连接板与所述天线本体连接的高度占所述天线本体整体高度的25％-35％。
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