CN202817189U

CN202817189U - 一种s波段宽频带宽波束飞行器天线

Info

Publication number: CN202817189U
Application number: CN 201220496839
Authority: CN
Inventors: 郑颖; 韩荧; 张宁; 王健; 李皓
Original assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Aerospace Changzheng Aircraft Institute
Current assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Aerospace Changzheng Aircraft Institute
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2022-09-26

Abstract

本实用新型涉及一种S波段宽频带宽波束飞行器天线，包括高频插座、天线金属底座、天线印制板、辐射贴片、天线窗；辐射贴片为长方形，包括一对相互平行的长边a、b，和一对相互平行的短边c、d；所述天线印制板的中心与所述长边a的距离为23mm，所述天线印制板的中心与所述长边b的距离为16mm，所述天线印制板的中心与所述短边c的距离为21mm，所述天线印制板的中心与所述短边d的距离为21mm。焊点与所述长边b的距离为11mm，所述焊点与所述短边d的距离为13mm。本实用新型选择单馈电点的探针馈电的微带天线作为技术方案，满足弹上遥测天线安装要求、宽频段和宽波束的基本需求。

Description

一种S波段宽频带宽波束飞行器天线

技术领域

本实用新型涉及一种S波段宽频带宽波束飞行器天线，特别是涉及一种可用于S频段测控、控制、通信等相关国防领域的S波段宽频带宽波束飞行器天线。

背景技术

某高速再入飞行器的遥测天馈系统由头部遥测天馈和体部遥测天馈共同组成，天线可分别安装于飞行器弹头和弹体部位，其工作频点都在S频段，差别在60MHz左右。为满足型号遥测需要:可设计为开两个天线窗口，两个天线分别工作在头遥频点和体遥频点。也可以改进设计，采用头遥和体遥共用一个天线的方案，要求天线频带能够覆盖头遥频点f01和体遥频点f02，f02=f01-△f，△f约为60MHz。

在本实用新型中，采用头、体共用一个天线的设计方法，这种共用方法可以减少天线窗口。同时，型号提出满足多发导弹同时进行准备发射准备和飞行的任务需求，要求多发导弹的S波段遥测设备能够在不同遥测频点工作，即弹上遥测设备能够在一定频率带宽内变换频点的以适应不同的作战需求。综合以上型号需求，S频段遥测设备头部遥测最高频点f₁和体部遥测最低频点f₂相差为100MHz左右，即天线必须覆盖此带宽。

在同一个天线窗口下满足头部遥测和体部遥测频率并满足多发任务同时进行的需要，作为遥测设备的关键设备，对S频段遥测天线的研制提出了宽频带要求。遥测天线作用是接收地面遥测站发出的遥测信号，要求天线具有宽波束增益方向图。

天线共形安装于飞行器表面，要求结构简单、尺寸小、重量轻，便于与飞行器共形安装，方便调试。由于载体飞行速度较快，射程长，天线辐射口面覆盖有14mm的防热介质天线窗，大大增加了天线研制的难度。

经分析，微带天线是能够满足方向图和结构要求的天线型式。但是，普通微带天线的带宽较窄，覆盖防热层的S频段微带天线带宽只有50MHz左右，不能满足宽频带多频点遥测天馈的需求。受到气动、防热、重量、体积等综合因素的严格限制，目前地面设备普遍采用的螺旋、阵子等宽频带宽波束天线形式，由于尺寸大、重量重，均无法满足与飞行器表面共形安装及小天线窗口尺寸的布局要求。

因此亟需提供一种新型的S波段宽频带宽波束飞行器天线。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种在高速飞行载体上，覆盖防热天线窗的安装环境下，实现一种宽频带宽波束小型微带天线，天线能够覆盖头部遥测和体部遥测频点的同时满足在一定频带内变换遥测频点的需求的S波段宽频带宽波束飞行器天线。

为解决上述技术问题，本实用新型一种S波段宽频带宽波束飞行器天线，包括高频插座、天线金属底座、位于天线金属底座之上的天线印制板、位于天线印制板之上的辐射贴片、以及罩于辐射贴片之上的天线窗；高频插座的插针穿过天线金属底座和天线印制板，并在辐射贴片上形成焊点。

辐射贴片为长方形，包括一对相互平行的长边a、b，和一对相互平行的短边c、d；焊点与长边b的距离为11mm，焊点与短边d的距离为13mm。

辐射贴片的尺寸为42mm×39mm。

天线印制板的中心与长边a的距离为23mm，天线印制板的中心与长边b的距离为16mm，天线印制板的中心与短边c的距离为21mm，天线印制板的中心与短边d的距离为21mm。

天线印制板的介电常数Er=2.65，尺寸为79mm×79mm，厚度为4mm。

天线印制板为双面覆铜板。

高频插座为长插针插座TNC-50KFD26。

辐射贴片与天线窗的下表面保持一定空气间隙。。

天线窗的厚度为14mm。

1）本实用新型为单馈电点的探针馈电的微带天线，重量轻，体积小，方便实现共形设计，结构简单可靠。天线具有宽波束增益方向图，能够满足遥测天线方向图需求。

2）本实用新型采用单馈电点的微带天线，馈电点位于对角线附近。利用微带矩形贴片两个正交的方向分别谐振在相应频点，使天线能够在不同谐振频带上工作。两个谐振频带相叠加，在一块微带天线贴片上形成较宽的带宽。经过设计后的天线带宽相比传统微带天线展宽一倍以上，能在较宽频带内的任意频点工作。

3）本实用新型采用天线上覆盖有防热天线窗，采用防热天线窗与天线形成空气腔的措施，辐射贴片与天线窗下表面保持一定空气间隙，以减小介质天线窗影响。并且对天线与天线窗进行一体化建模仿真设计，调整天线参数，使天线各方面性能达到最优。

4）本实用新型经过对天线实物性能测试和方向图试验，表明天线能够满足飞行器天线安装要求，天线带宽达到120MHz以上,能够满足型号100MHz的带宽需求。天线方向图在天线法向±60°范围内的增益不小于0dB，满足了宽波束增益方向图的要求。

5）综上，本实用新型能够满足使用要求。本实用新型在一个天线上实现了头部遥测和体部遥测天线共用同时能够在一定范围内变换频段，适应了多发导弹同时作战的需求。本设计减少了飞行器开窗，提高了弹体结构强度，同时，避免了多发导弹同时作战需进行多个天线的研制，大大降低了成本。

附图说明

图1为天线安装位置示意图。

图2为天线和天线窗安装示意图。

图3为天线剖视图。

图3为天线俯视图。

图4为天线辐射贴片和焊点位置图。

图中：1为头部天线，2为体部天线，3为弹头舱段，4为弹体舱段，5为头体共用遥测天线，6为天线，7为天线窗，8为空气间隙，9为高频插座；10—天线印制板，11为焊点，12为辐射贴片，13为天线金属底座，14为天线安装法兰，15为天线安装螺钉孔，16为印制板安装螺钉，17为弹体大面积防热层，18为弹体金属壳体，19为天线与弹体安装螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型是在高强度防热天线罩窗口下，采用单馈电点的微带天线，馈电点位于对角线上，利用微带矩形贴片两个正交的方向分别谐振在相应频点，使天线能够在不同谐振频带上工作，两个谐振频带相叠加，在一块微带天线贴片上形成较宽的带宽，使天线能在很宽的频带内的多个频点上工作。采用防热天线窗与天线形成空气腔的措施，减小介质影响；在设计过程中采用了天线与天线窗一体化建模的方式，进行仿真分析和优化。

本实用新型在一个天线上实现了头部遥测和体部遥测共用，同时能够在一定范围内变换频段需求，适应了多发导弹同时作战的需求。本设计减少了飞行器开窗数量，提高了弹体结构强度，同时，避免了多发导弹同时作战需进行多个天线的研制，大大降低了成本。

本实用新型能够满足型号遥测天线需求。同时，它不仅可以作为飞行器遥测天线使用，通过频率转换设计还可以广泛地应用于飞行器测控、导航、通信等军事领域，同时也可满足地面测试设备使用需要，并已装备部队，具有很强的实用意义。

具体来讲，本实用新型包括高频插座9、天线金属底座13、位于天线金属底座之上的天线印制板10、位于天线印制板10之上的辐射贴片12、以及罩于辐射贴片12之上的天线窗7；高频插座9的插针穿过天线金属底座13和天线印制板10，并在辐射贴片12上形成焊点11，焊点11即为馈电点。

天线印制板10为双面覆铜板，其介电常数Er=2.65，尺寸为79mm×79mm，厚度为4mm。

高频插座9为长插针插座TNC-50KFD26。

辐射贴片12为长方形，尺寸为42mm×39mm。包括一对相互平行的长边a、b，和一对相互平行的短边c、d；天线印制板的中心与长边a的距离为23mm，天线印制板10的中心与长边b的距离为16mm，天线印制板10的中心与短边c的距离为21mm，天线印制板10的中心与短边d的距离为21mm。两个正交的方向谐振频率：贴片在X方向上谐振频率略低于f₁，Y方向上谐振频率略高于f₂，两个谐振频率叠加，使天线在一块微带天线贴片上形成可以覆盖f₁~f₂的带宽。见图3。

焊点11与长边b的距离为11mm，焊点11与短边d的距离为13mm。见图4。

天线6上覆盖有14mm厚的介质天线窗7，见图2。二者是唇齿相依的关系。天线窗和天线状态(材料、尺寸)的变化共同作用会严重影响天线的电气性能指标，出现阻抗指标失配、谐振点指标偏移、驻波比指标升高、方向图指标畸变等现象。为减小天线窗带来的不利影响以及优化天线方向图，采用防热天线窗与天线形成空气腔8的措施，辐射贴片与天线窗下表面保持一定空气间隙，通过天线与天线窗一体化设计（一体化理论计算、一体化仿真、一体化调试、一体化方向图试验），优化了天线性能，使天线6在天线窗环境下的各种性能达到最优，以满足总体对天线任务书提出的较高要求。天线印制板10上辐射贴片12尺寸和馈电点位置是经过大量理论计算、仿真计算、产品调试、方向图试验确定的，天线本身难研制、易仿制。

天线金属底座13上有天线安装法兰14，法兰上有天线安装螺钉孔15；整个天线通过天线与弹体安装螺钉19安装固定于天线窗7的金属壳体上，在进行天线安装法兰14设计时候，要综合考虑弹体大面积防热层17、弹体金属壳体18和天线窗7的结构，在保证天线可靠安装于弹体的同时，确保天线与天线窗7之间的空气间隙8。

Claims

1.一种S波段宽频带宽波束飞行器天线，其特征在于：包括高频插座、天线金属底座、位于所述天线金属底座之上的天线印制板、位于所述天线印制板之上的辐射贴片、以及罩于所述辐射贴片之上的天线窗；所述高频插座的插针穿过天线金属底座和天线印制板，并在所述辐射贴片上形成焊点。

2.根据权利要求1所述的一种S波段宽频带宽波束飞行器天线，其特征在于：所述辐射贴片为长方形，包括一对相互平行的长边a、b，和一对相互平行的短边c、d；所述焊点与所述长边b的距离为11mm，所述焊点与所述短边d的距离为13mm。

3.根据权利要求1所述的一种S波段宽频带宽波束飞行器天线，其特征在于：所述辐射贴片的尺寸为42mm×39mm。

4.根据权利要求2或3所述的一种S波段宽频带宽波束飞行器天线，其特征在于：所述天线印制板的中心与所述长边a的距离为23mm，所述天线印制板的中心与所述长边b的距离为16mm，所述天线印制板的中心与所述短边c的距离为21mm，所述天线印制板的中心与所述短边d的距离为21mm。

5.根据权利要求1所述的一种S波段宽频带宽波束飞行器天线，其特征在于：所述天线印制板的介电常数Er=2.65，尺寸为79mm×79mm，厚度为4mm。

6.根据权利要求5所述的一种S波段宽频带宽波束飞行器天线，其特征在于：所述天线印制板为双面覆铜板。

7.根据权利要求1所述的一种S波段宽频带宽波束飞行器天线，其特征在于：所述高频插座为长插针插座TNC-50KFD26。

8.根据权利要求1所述的一种S波段宽频带宽波束飞行器天线，其特征在于：所述辐射贴片与天线窗的下表面保持一定空气间隙。

9.根据权利要求1所述的一种S波段宽频带宽波束飞行器天线，其特征在于：所述天线窗的厚度为14mm。