CN206282972U - 一种小型机载抗干扰天线装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型机载抗干扰天线装置，包括天线罩、天线阵、抗干扰模块和电源模块；天线阵内嵌在结构腔体中，天线罩采用平面结构，位于天线阵上表面并可与载体共形，电源模块为装置内各部件供电，抗干扰模块由射频模块和抗干扰基带处理模块组成，天线阵中各个阵子分别与射频模块连接；天线阵阵子采用单馈形式。天线阵采用平面等间距圆形阵列，包括四个B3阵子和1个L1阵子，其中B3阵子均匀等间距分布在圆周上，L1阵子位于中心位置。本实用新型消除了内嵌结构对天线阵阵子之间互耦的影响，其尺寸小，阵子互耦小，抗干扰性强。

Description

一种小型机载抗干扰天线装置

技术领域

本实用新型属于无线通信领域，特别涉及一种小型机载抗干扰天线装置。

背景技术

早期的机载卫星导航天线采用GPS单天线设计，GPS单天线不具备抗干扰能力，易受干扰。为了提高复杂电磁环境下卫星导航设备的抗干扰能力，常常需要原位替换将原GPS天线替换为具备抗干扰功能的抗干扰天线。

抗干扰天线利用天线阵列方向图零陷技术对消外来强干扰信号，抗干扰天线的性能很大程度上取决于天线阵列的孔径，阵列孔径很小时，阵子互耦会对阵列方向图合成和零陷有很大影响。而GPS单天线尺寸通常很小，用于原位替换的小型抗干扰天线需解决阵列孔径小的情况下阵子互耦问题。

因此，提供一种用于原位替换GPS单天线，同时也适用于其他平台的小型化抗干扰天线具有重要的实用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种小型机载抗干扰天线装置，其尺寸小，阵子互耦小，抗干扰性强。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种小型机载抗干扰天线装置，包括天线罩、天线阵、抗干扰模块和电源模块；天线阵内嵌在结构腔体中，天线罩采用平面结构，位于天线阵上表面并可与载体共形，电源模块为装置内各部件供电，抗干扰模块由射频模块和抗干扰基带处理模块组成，天线阵中各个阵子分别与射频模块连接；天线阵阵子采用单馈形式。

优选的，天线阵采用平面等间距圆形阵列，包括四个B3阵子和1个L1阵子，其中B3阵子均匀等间距分布在圆周上，L1阵子位于中心位置。

进一步的，天线阵阵列阵子间距小于0.25个波长。

优选的，天线阵中各个阵子和射频模块通过接插件进行连接。

优选的，射频模块由四路B3下变频接收通道、一路L1低噪放电路、一路B3上变频通道和本振时钟单元组成；射频模块结构布局采用双面分腔布局设计，腔体内部为了信号分区进行了分区隔离分腔处理，四路B3下变频接收通道位于腔体正面，L1低噪放电路、B3上变频通道、本振时钟单元位于腔体背面，腔体正面和反面之间有金属屏蔽墙做隔离，接天线阵子一面为正面，腔体正面和背面分别加盖单独屏蔽；四路B3下变频接收通道采用完全对称式布局设计，与天线阵排布形状相同，L1低噪放电路位于腔体背面正中央，对L1低噪放电路进行单独屏蔽；腔体是指射频模块金属屏蔽盒，单独屏蔽是指分别用屏蔽罩屏蔽隔离。

更进一步的，所述B3下变频接收通道用于将B3阵子接收的射频信号转变成B3模拟中频信号，包括多级滤波放大电路，输出端与抗干扰基带处理模块连接。通过采用多级滤波放大电路，可以提高接收通道的选择性，避免带外强干扰信号阻塞接收通道。

更进一步的，所述L1低噪放电路用于将L1阵子接收的射频信号转变成L1放大信号，包括依次连接的射频滤波器、低噪放大器、射频声表、射频放大器，其中射频滤波器和射频声表用于抑制带外干扰。

更进一步的，所述B3上变频通道用于对抗干扰基带处理模块输出的经过抗干扰处理的中频信号进行上变频，包括依次相连的中频带通滤波器、上变频器和射频带通滤波器，B3上变频通道输出的信号与L1放大信号经合路器合路输出给接收机。

更进一步的，所述本振时钟单元包括依次相连的锁相环、放大器、射频滤波器、功分移相网络，锁相环产生的本振信号经放大器放大、射频滤波器滤波后，经功分移相网络分别馈给四路B3下变频接收通道和一路B3上变频通道，功分移相网络用于调节馈给各路通道的本振信号幅度和相位。通过微调各路本振信号的相位可以调整四路B3下变频接收通道的相位一致性。

优选的，天线罩材料选用PC玻纤复合透波材料。该材料具有机械强度高、抗振动、耐高温的优点。

更进一步的，天线罩内层设有若干条加强筋。用于提高天线罩的机械强度。

优选的，在天线装置内的部件之间填充有硅橡胶。从而消除部件之间的相互耦合振动。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型天线阵阵子采用单馈形式，分别与射频模块连接，相较于双馈形式，阵子互耦对内嵌结构不敏感，因此解决了阵子互耦问题。

2、本实用新型采用的射频模块可对天线阵中B3阵元进行信号放大、滤波、下变频，抗干扰基带处理模块对下变频后的信号进行抗干扰处理，然后射频模块再次对处理后的信号进行上变频，电路中采用多级滤波器，尽量去除了干扰信号。

3、本实用新型中天线罩材料选用PC玻纤复合透波材料，机械强度高，抗振动、耐高温。

4、本实用新型为满足机载振动环境适应性要求，除结构上采用耐冲击振动防护设计外，天线装置内印制板上承重元器件和关键件采用硅橡胶填充固定提高元器件支撑刚度消除元件与印制板之间的相互耦合

附图说明

图1(a)是本实施例天线装置的外形图，图1(b)是本实施例天线阵外形结构图。

图2是本实施例装置内部的结构连接关系图。

图3是本实施例抗干扰模块的结构连接关系图。

图4是本实施例B3下变频接收通道的结构连接关系图。

图5是本实施例L1低噪放电路和B3上变频通道的结构连接关系图。

图6是本实施例本振时钟单元的结构连接关系图。

图1中：1-天线罩、2-抗干扰天线装置金属结构腔体、3-B3天线阵子、4-L1天线阵子。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1、2所示，本实施例一种小型机载抗干扰天线装置，包括天线罩、天线阵、抗干扰模块和电源模块；天线阵内嵌在结构腔体中，天线罩采用平面结构，位于天线阵上表面并可与载体共形，图1的外形图中5个阵子是内嵌在圆柱形结构内部。电源模块为装置内各部件供电，电源模块满足GJB181A-86机载电子设备供电特性要求。抗干扰模块由射频模块和抗干扰基带处理模块组成，采用高动态空时抗干扰处理技术处理空间压制式干扰。下面结合附图对上述各个部件进行具体说明。

本实施例中，天线罩材料选用PC玻纤复合透波材料。天线罩内层增加了四条加强筋用以提高天线罩的机械强度。

参见图1，天线阵采用平面等间距圆形阵列，四个B3阵子均匀等间距分布在圆周上，L1阵子位于中心位置，B3是指北斗B3工作频点，B3阵子为北斗B3接收天线，L1是指GPS工作频点，L1阵子为GPS接收天线，采用双馈模式。天线阵阵列孔径小，阵元间距小于0.25个波长的小型天线阵列均适用，本实施例中天线阵列直径100mm，阵元间距0.2λ，为解决阵元互耦问题，B3阵子采用单馈形式。与双馈形式相比，单馈形式阵子之间的互耦对内嵌结构不敏感，消除了内嵌结构对天线阵阵子之间互耦的影响，解决了内嵌结构中阵子互耦问题。

参见图2、3，天线阵中各个阵子分别和射频模块通过接插件进行连接。射频模块主要实现信号的放大、滤波、下变频，提供模拟中频信号至抗干扰基带处理模块进行抗干扰处理。抗干扰基带处理模块对输入的模拟中频信号进行A/D采样转化为数字中频信号，数字化的中频信号经过抗干扰处理后，以1路数据的形式通过DAC转换成模拟中频信号，并输出至射频模块进行上变频，上变频输出信号与L1低噪放放大后的信号合路输出给接收机。

射频模块由四路B3下变频接收通道、一路L1低噪放电路、一路B3上变频通道和本振时钟单元组成。射频模块结构布局采用双面分腔布局设计，腔体内部为了信号分区进行了分区隔离分腔处理。四路B3下变频接收通道位于腔体正面，L1低噪放电路、B3上变频通道、本振时钟单元位于腔体背面，腔体正面和背面分别加盖单独屏蔽(用屏蔽罩屏蔽隔离)，腔体正面和反面之间有金属屏蔽墙做隔离，接天线阵子一面为正面；四路B3下变频接收通道采用完全对称式布局设计，与天线阵排布形状相同，L1低噪放电路位于腔体背面正中央，对L1低噪放电路进行单独屏蔽；腔体是指射频模块金属屏蔽盒。

参见图4，本实施例B3下变频接收通道采用一次变频方案直接由射频变到中频。通道采用高线性、高动态设计方案以满足抗干扰信号处理对射频前端动态范围的要求。采用图示多级滤波放大电路来提高接收通道的选择性，避免带外强干扰信号阻塞接收通道。

参见图5，本实施例L1低噪放电路用于将L1阵子接收的射频信号转变成L1放大信号，包括依次连接的射频滤波器、低噪放大器、射频声表、射频放大器，其中射频滤波器和射频声表用于抑制带外干扰。B3上变频通道用于对抗干扰基带处理模块输出的经过抗干扰处理的中频信号进行上变频，包括依次相连的中频带通滤波器、上变频器和射频带通滤波器，B3上变频通道输出的信号与L1放大信号经合路器合路输出给接收机。

参见图6，本实施例本振时钟单元包括依次相连的锁相环、放大器、射频滤波器、功分移相网络，锁相环产生的本振信号经放大器放大、射频滤波器滤波后，经功分移相网络分别馈给四路B3下变频接收通道和一路B3上变频通道，功分移相网络用于调节馈给各路通道的本振信号幅度和相位，通过微调各路本振信号的相位可以调整四路B3下变频接收通道的相位一致性。

环境适应性：为满足机载振动环境适应性要求，除结构上采用耐冲击振动防护设计外，印制板上承重元器件和关键件采用硅橡胶填充固定提高元器件支撑刚度消除元件与印制板之间的相互耦合振动。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型机载抗干扰天线装置，其特征在于，包括天线罩、天线阵、抗干扰模块和电源模块；天线阵内嵌在结构腔体中，天线罩采用平面结构，位于天线阵上表面并可与载体共形，电源模块为装置内各部件供电，抗干扰模块由射频模块和抗干扰基带处理模块组成，天线阵中各个阵子分别与射频模块连接；天线阵阵子采用单馈形式。

2.根据权利要求1所述的小型机载抗干扰天线装置，其特征在于，天线阵采用平面等间距圆形阵列，包括四个B3阵子和1个L1阵子，其中B3阵子均匀等间距分布在圆周上，L1阵子位于中心位置。

3.根据权利要求1所述的小型机载抗干扰天线装置，其特征在于，射频模块由四路B3下变频接收通道、一路L1低噪放电路、一路B3上变频通道和本振时钟单元组成；射频模块结构布局采用双面分腔布局设计，腔体内部为了信号分区进行了分区隔离分腔处理，四路B3下变频接收通道位于腔体正面，L1低噪放电路、B3上变频通道、本振时钟单元位于腔体背面，腔体正面和反面之间有金属屏蔽墙做隔离，接天线阵子一面为正面，腔体正面和背面分别加盖单独屏蔽；四路B3下变频接收通道采用完全对称式布局设计，与天线阵排布形状相同，L1低噪放电路位于腔体背面正中央，对L1低噪放电路进行单独屏蔽；腔体是指射频模块金属屏蔽盒，单独屏蔽是指分别用屏蔽罩屏蔽隔离。

4.根据权利要求3所述的小型机载抗干扰天线装置，其特征在于，所述B3下变频接收通道用于将B3阵子接收的射频信号转变成B3模拟中频信号，包括多级滤波放大电路，输出端与抗干扰基带处理模块连接。

5.根据权利要求3所述的小型机载抗干扰天线装置，其特征在于，所述L1低噪放电路用于将L1阵子接收的射频信号转变成L1放大信号，包括依次连接的射频滤波器、低噪放大器、射频声表、射频放大器，其中射频滤波器和射频声表用于抑制带外干扰。

6.根据权利要求3所述的小型机载抗干扰天线装置，其特征在于，所述B3上变频通道用于对抗干扰基带处理模块输出的经过抗干扰处理的中频信号进行上变频，包括依次相连的中频带通滤波器、上变频器和射频带通滤波器，B3上变频通道输出的信号与L1放大信号经合路器合路输出给接收机。

7.根据权利要求3所述的小型机载抗干扰天线装置，其特征在于，所述本振时钟单元包括依次相连的锁相环、放大器、射频滤波器、功分移相网络，锁相环产生的本振信号经放大器放大、射频滤波器滤波后，经功分移相网络分别馈给四路B3下变频接收通道和一路B3上变频通道，功分移相网络用于调节馈给各路通道的本振信号幅度和相位。

8.根据权利要求1所述的小型机载抗干扰天线装置，其特征在于，天线罩材料选用PC玻纤复合透波材料，天线罩内层设有若干条加强筋。

9.根据权利要求1所述的小型机载抗干扰天线装置，其特征在于，在天线装置内的部件之间填充有硅橡胶。

10.根据权利要求2所述的小型机载抗干扰天线装置，其特征在于，天线阵阵子间距小于0.25个波长；天线阵中各个阵子和射频模块通过接插件进行连接。