CN212303909U - 一种全向高功率机载共形天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全向高功率机载天线，其包括金属腔体、天线罩、辐射体和线缆组件；金属腔体为共形金属腔体；天线罩为共形天线罩，其匹配安装于金属腔体的外顶部并与金属腔体的外顶部之间成共形贴合连接；辐射体匹配安装于金属腔体的内侧，其由下辐射振子和上辐射振子组成；下辐射振子成锥形结构，其锥底匹配固定于金属腔体的内底，锥顶匹配水平安装有上辐射振子；线缆组件由连接器和线缆组成；连接器匹配插装于金属腔体的底部；线缆的下端与连接器匹配固定连接，线缆的上端内芯与上辐射振子焊接，线缆的上端屏蔽层与下辐射阵子焊接。本实用新型结构设计简单、合理，安装简便，能同时实现结构共形安装、增益方向图全向性、高功率工作目的。

Description

一种全向高功率机载共形天线

技术领域

本实用新型属于无线通信技术领域，具体涉及一种全向高功率机载共形天线。

背景技术

天线在无线电系统中是用于发射和接收无线电信号的重要装置。先进的作战平台为了更高效地完成作战任务，往往配备有多种电子设备，它们的正常工作均离不开天线的正常工作。对于机载平台，传统的机载天线多为刀型天线，使用时凸出安装在载体外表面，这种安装方式会导致诸多不良影响，包括：凸出部分改变了机体外表面的气动布局，降低了机体的隐身性能和载荷配置等。针对于此，共形天线应运而生，共形天线可贴附在机身表面或直接做成飞机蒙皮，实现与平台外形融为一体，可彻底改变刀形天线突出武器表面带来的所有问题。

另外，就天线辐射体形式来说，在机载通信等系统中，全向天线辐射体一般是由单极子或者对称振子变形而来，正常情况下当常规辐射体没入金属腔体与飞机蒙皮共形安装后，天线的阻抗全向特性随之严重恶化。因此，要将天线辐射体完全没入金属腔内且保持正常的阻抗特性和远场特性，需对常规单极子进行改造。

发明内容

针对上述背景技术中存在的不足，本实用新型提供了一种结构设计简单、合理，安装简便，能同时实现结构共形安装、增益方向图全向性、高功率工作目的的全向高功率机载共形天线。

本实用新型的技术方案如下：

上述的全向高功率机载天线，其包括金属腔体、天线罩、辐射体和线缆组件；所述金属腔体为共形金属腔体；所述天线罩为共形天线罩，其匹配安装于所述金属腔体的外顶部并与所述金属腔体的外顶部之间成共形贴合连接；所述辐射体匹配安装于所述金属腔体的内侧，其由下辐射振子和上辐射振子组成；所述下辐射振子成锥形结构，其锥底匹配固定于所述金属腔体的内底，锥顶匹配水平安装有所述上辐射振子；所述线缆组件由连接器和线缆组成；所述连接器匹配插装于所述金属腔体的底部；所述线缆的下端与所述连接器匹配固定连接，所述线缆的上端内芯与所述上辐射振子焊接，所述线缆的上端屏蔽层与所述下辐射阵子焊接。

所述全向高功率机载天线，其中：所述下辐射振子的锥顶上表面为平面结构；所述上辐射振子为6盎司铜厚PCB，其为圆盘状结构且水平状态匹配固定于所述下辐射振子的锥顶上表面。

所述全向高功率机载天线，其中：所述金属腔体包括金属腔本体和底盖；所述金属腔本体成圆筒状结构，其顶端腔口外壁向外均匀延伸形成有成环形曲面结构的天线罩安装部，底端腔口内壁沿圆周均匀凸起形成有成环形台面结构的底盖安装部；所述底盖为圆盘状结构且可拆卸式匹配安装于所述底盖安装部的轴向底端面；所述天线罩可拆卸式匹配安装于所述天线罩安装部的顶面。

所述全向高功率机载天线，其中：所述天线罩安装部沿周向均匀开设有第一天线罩安装孔；所述天线罩沿圆周均匀开设有第二天线罩安装孔，其通过所述第二天线罩安装孔和所述第一天线罩安装孔再配以紧固件铆接固定于所述天线罩安装部的顶面；所述底盖安装部自轴向底端面沿圆周均匀布设有第一底盖安装孔，所述底盖的圆周边缘处轴向贯通开设有第二底盖安装孔；所述底盖通过所述第一底盖安装孔和所述第二底盖安装孔再配以螺钉锁紧固定于所述底盖安装部的轴向底端面。

所述全向高功率机载天线，其中：所述底盖的正中央轴向贯通开设有连接器插孔，位于所述连接器插孔外周的内盘面上凸设有下辐射体安装壁。

所述全向高功率机载天线，其中：所述下辐射振子整体呈圆锥状结构，其锥底边缘向外沿圆周水平延伸形成有下辐射体安装环面，锥顶沿轴向还贯通开设有供所述线缆穿过的线缆穿孔；所述下辐射振子的锥底通过所述下辐射体安装环面配以锁紧件与所述下辐射体安装壁装配固定。

所述全向高功率机载天线，其中：所述连接器的一端匹配插装于所述连接器插孔内，另一端向所述底盖的底部下方伸出。

有益效果：

本实用新型全向高功率机载天线结构设计简单、合理，具有可共形安装、尺寸小、全向性好、功率容量大的优点，对金属腔体和天线罩进行共形设计，金属腔体和天线罩之间的接触面均采用曲面设计，可实现金属腔体与天线罩共形安装，能有效满足机载天线的共形安装要求；下辐射阵子与金属腔体短路固定连接(对于驻波天线，辐射体一般为开路结构，此处的下辐射体与金属腔体是金属导通的即叫短路，辐射体开路和短路的不同情况下电流分布不同。)保证了天线内部的可靠连接；上辐射振子由常规的纵向方向布局设计改变为水平平面设计，降低了辐射体高度，保证了天线驻波比、远场全向性；下辐射阵子通过与金属腔体短路连接并保持合适的锥度，确保了下辐射阵子的固定方式、天线驻波比带宽和水平面增益；下辐射振子由常规的开路设计改变为短路设计并保持合适的锥度，保证了辐射体没入金属腔体后的驻波带宽和远场增益特性，并使得天线内部固定方式问题得到有效解决；上辐射振子采用6盎司铜厚PCB设计，下辐射振子采用铝合金外表面镀银方式，选用耐200W高功率容量的线缆组件，解决了天线高功率容量问题。

本实用新型全向高功率机载天线的金属腔体通过五轴联动机床加工铝合金成型，天线罩通过玻璃钢开模加工成型，首先从结构上实现了天线外形的共形；下辐射阵子采用锥形结构设计，上辐射阵子采用圆盘状结构设计，能够将天线成功没入金属腔体内部且保证了天线驻波带宽和远场方向图未有恶化；线缆组件能满足天线的大功率工作要求；本实用新型与以往的全向刀天线相比，在未改变天线驻波带宽和远场辐射增益特性的情况下，安装位置隐秘，不改变飞机气动外形，提高了飞机隐身性能。

附图说明

图1为本实用新型全向高功率机载天线的半剖图；

图2为本实用新型全向高功率机载天线的主视图；

图3为本实用新型全向高功率机载天线的俯视图；

图4为本实用新型全向高功率机载天线的辐射体的结构示意图；

图5为本实用新型全向高功率机载天线带内电压驻波比实测图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至4所示，本实用新型全向高功率机载共形天线，包括金属腔体1、天线罩2、辐射体3和线缆组件4。

该金属腔体1为共形金属腔体且由铝合金材质在五轴联动机床上加工而成，其包括金属腔本体11和底盖12。该金属腔本体11成圆筒状结构，其顶端腔口外壁向外均匀延伸形成有成环形曲面结构的天线罩安装部111，底端腔口内壁沿圆周均匀凸起形成有成环形台面结构的底盖安装部112；该天线罩安装部111沿周向均匀开设有多个第一天线罩安装孔113；该底盖安装部113自轴向底端面沿圆周均匀布设有多个第一底盖安装孔。该底盖12为圆盘状结构且可拆卸式匹配安装于该金属腔本体11的底盖安装部112的轴向底端面；其中，该底盖12的正中央轴向贯通开设有连接器插孔，位于连接器插孔外周的内盘面上凸设有多个下辐射体安装壁121，圆周边缘处轴向贯通开设有多个第二底盖安装孔；该底盖12通过第一底盖安装孔和第二底盖安装孔再配以螺钉13锁紧固定于该底盖安装部112的轴向底端面上。

该天线罩2为共形天线罩且为玻璃钢材质开模制成的圆形曲面状结构，其可拆卸式匹配安装于该金属腔体1的天线罩安装部111的顶面；其中，该天线罩2沿圆周均匀开设有多个第二天线罩安装孔21，其通过第二天线罩安装孔21和第一天线罩安装孔113再配以紧固件铆接固定于该天线罩安装部111的顶面，使天线罩安装部111的顶面与天线罩2完全共形贴合。

该辐射体3匹配安装于金属腔体1内侧，其由下辐射振子31和上辐射振子32组成，实现了辐射体3没入金属腔体1内部后能仍能保持正常端口阻抗和远场方向图特性的要求。其中，该下辐射振子31由铝合金加工而成并在表面镀银，其整体呈圆锥状结构且锥底匹配固定安装于该金属腔体1的内壁；该下辐射振子31的锥底边缘向外沿圆周水平延伸形成有下辐射体安装环面311，该下辐射振子31的锥底通过下辐射体安装环面311配以锁紧件312与金属腔体1的底盖12内壁的下辐射体安装壁121装配固定；该下辐射体安装环面311沿圆周均匀开设有多个下辐射体安装孔314，该下辐射体安装环面311通过下辐射体安装孔314配以锁紧件312与下辐射体安装壁121连接固定；该下辐射振子31的锥顶上表面为平面结构，锥顶沿轴向还贯通开设有线缆穿孔313。该上辐射振子32由高频印制板加工而成的6盎司铜厚PCB，其为圆盘状结构且水平状态匹配固定于该下辐射振子31的锥顶上表面。

该线缆组件4由连接器41和线缆42组成；其中，该连接器41为轴状结构，其一端匹配插装于该金属腔体1的底盖12中部的连接器插孔内，另一端向底盖12的底部下方伸出。该线缆42的下端与连接器41插入连接器插孔内的一端通过紧固件固定连接；该线缆42的上端穿过辐射体3的下辐射振子31锥顶的线缆穿孔313，上端内芯与上辐射振子32匹配焊接，上端屏蔽层下辐射阵子31焊接。

本实用新型的天线安装在直径0.6m的共形金属蒙皮上实际测试，在整个L频段工作频带1477MHz-1525MHz范围内，天线电压驻波比小于2，全向增益大于-2dBi，不圆度小于3dB；测试结果符合全向军用机载天线的指标要求，表1列出了主要指标与典型频点的关系。

表1主要指标统计

本实用新型结构设计简单、合理，安装简便，能同时实现结构共形安装、增益方向图全向性、高功率工作的目的。

以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种全向高功率机载共形天线，包括天线罩；其特征在于：所述机载共形天线还包括金属腔体、辐射体和线缆组件；

所述金属腔体为共形金属腔体；所述天线罩为共形天线罩，其匹配安装于所述金属腔体的外顶部并与所述金属腔体的外顶部之间成共形贴合连接；

所述辐射体匹配安装于所述金属腔体的内侧，其由下辐射振子和上辐射振子组成；所述下辐射振子成锥形结构，其锥底匹配固定于所述金属腔体的内底，锥顶匹配水平安装有所述上辐射振子；

所述线缆组件由连接器和线缆组成；所述连接器匹配插装于所述金属腔体的底部；所述线缆的下端与所述连接器匹配固定连接，所述线缆的上端内芯与所述上辐射振子焊接，所述线缆的上端屏蔽层与所述下辐射阵子焊接。

2.如权利要求1所述的全向高功率机载共形天线，其特征在于：所述下辐射振子的锥顶上表面为平面结构；所述上辐射振子为6盎司铜厚PCB，其为圆盘状结构且水平状态匹配固定于所述下辐射振子的锥顶上表面。

3.如权利要求1所述的全向高功率机载共形天线，其特征在于：所述金属腔体包括金属腔本体和底盖；

所述金属腔本体成圆筒状结构，其顶端腔口外壁向外均匀延伸形成有成环形曲面结构的天线罩安装部，底端腔口内壁沿圆周均匀凸起形成有成环形台面结构的底盖安装部；

所述底盖为圆盘状结构且可拆卸式匹配安装于所述底盖安装部的轴向底端面；所述天线罩可拆卸式匹配安装于所述天线罩安装部的顶面。

4.如权利要求3所述的全向高功率机载共形天线，其特征在于：所述天线罩安装部沿周向均匀开设有第一天线罩安装孔；所述天线罩沿圆周均匀开设有第二天线罩安装孔，其通过所述第二天线罩安装孔和所述第一天线罩安装孔再配以紧固件铆接固定于所述天线罩安装部的顶面；

所述底盖安装部自轴向底端面沿圆周均匀布设有第一底盖安装孔，所述底盖的圆周边缘处轴向贯通开设有第二底盖安装孔；所述底盖通过所述第一底盖安装孔和所述第二底盖安装孔再配以螺钉锁紧固定于所述底盖安装部的轴向底端面。

5.如权利要求3所述的全向高功率机载共形天线，其特征在于：所述底盖的正中央轴向贯通开设有连接器插孔，位于所述连接器插孔外周的内盘面上凸设有下辐射体安装壁。

6.如权利要求5所述的全向高功率机载共形天线，其特征在于：所述下辐射振子整体呈圆锥状结构，其锥底边缘向外沿圆周水平延伸形成有下辐射体安装环面，锥顶沿轴向还贯通开设有供所述线缆穿过的线缆穿孔；所述下辐射振子的锥底通过所述下辐射体安装环面配以锁紧件与所述下辐射体安装壁装配固定。

7.如权利要求5所述的全向高功率机载共形天线，其特征在于：所述连接器的一端匹配插装于所述连接器插孔内，另一端向所述底盖的底部下方伸出。

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