CN212968035U - 一种小型相控阵天线结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种小型相控阵天线结构，包括天线罩、框架以及天线主体，天线主体包括天线阵列、TR模块、变频调零模块、风扇、风扇罩以及电源模块；风扇、风扇罩和变频调零模块安装于TR模块的均温板。天线罩设计成中心薄边缘安装孔附近厚，既利于波束穿透又提高结构强度。将天线罩下表面和框架上表面设计为一凸一凹的结构形式，凹槽内装入橡胶密封圈，两者安装好后，橡胶密封圈被压紧以达到防水目的。在结构上将各个模块设计成独立的密闭腔体，将之与其他模块隔离开。同时模块间连接采用带有电磁屏蔽功能的插座，避免对外部干扰。本实用新型可用于天线生产，降低加工和装拆难度，提高产品可靠性，降低维修次数，保障装配人员的人身安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种小型相控阵天线结构，属于天线结构设计技术领域。
背景技术
传统的伺服天线结构涉及到传动设计，结构复杂、体积大、重量重；一般安装于汽车、飞机等顶部，安装、维修不便；且天线结构，为带有机械控制的复杂传动机构，产品的可靠性将大大降低。
满足电性能需求的情况下，设计出结构简单、可靠性高、体积小、重量轻、装拆方便的小型天线，能够大大增强产品的竞争力，提升企业综合实力。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种小型相控阵天线结构，该天线结构具备电性能好、体积小、重量轻、结构简单、可靠性高、装拆方便的优点。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种小型相控阵天线结构，包括天线罩、框架以及天线主体，所述天线主体包括天线阵列、TR模块、变频调零模块、风扇、风扇罩以及电源模块；
所述天线罩的上表面为一矩形平面，下表面设有一圈凸起，该凸起为矩形环状，且该凸起的长度小于矩形平面的长度，该凸起的宽度小于矩形平面的宽度；
所述框架的上表面设有一圈凹槽，该凹槽与所述凸起相匹配，该凹槽的中位线与所述凸起的中位线重合，该凹槽内装有橡胶密封圈，且该凹槽的宽度等于所述凸起的宽度加上0.1，该凹槽的高度大于所述凸起的高度；
所述TR模块包括TR底板以及设置于TR底板上表面的TR盒体，TR盒体内设有TR印制板，所述TR盒体以及天线阵列均设置于框架内，天线阵列设置于TR盒体的上表面，TR底板的上表面与框架的下表面相连；TR底板为带有散热齿的均温板，变频调零模块以及风扇安装于TR底板的下表面，风扇外侧设有风扇罩，电源模块设置于变频调零模块的下表面；
所述风扇、TR模块、变频调零模块分别与电源模块电连接，所述变频调零模块与TR模块控制连接，所述变频调零模块包括变频单元和调零单元，调零单元、TR模块分别与变频单元射频连接。
作为本实用新型的一种优选方案，所述电连接、控制连接和射频连接均通过具有电磁屏蔽功能的接插件以及屏蔽线缆实现。
作为本实用新型的一种优选方案，所述凸起圈起来的那部分天线罩的厚度小于该凸起外侧那部分天线罩的厚度。
作为本实用新型的一种优选方案，所述天线罩的边缘设有安装孔，框架的上表面边缘设有与天线罩边缘的安装孔相对应的安装孔，天线罩和框架的上表面通过这些安装孔与飞机蒙皮相连。
作为本实用新型的一种优选方案，所述天线罩的材料选用玻璃钢，框架的材料选用铝合金5A06。
作为本实用新型的一种优选方案，所述TR模块、变频调零模块、电源模块均为密闭腔体。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本实用新型天线结构的最大优势在于电性能好、可靠性高、结构紧凑、装拆便利。
2、本实用新型通过在TR模块散热面采用均温板加散热齿的结构，同时安装风扇强迫冷却，解决了散热问题。
3、本实用新型在结构上将各个模块设计成独立的密闭腔体，将之与其他模块隔离开。同时模块间连接采用带有电磁屏蔽功能的插座，避免对外部干扰。
4、本实用新型在天线罩和框架之间连接设计一圈密封防水层。将天线罩下表面和框架上表面设计为一凸一凹的结构形式，凹槽内装入橡胶密封圈，两者安装好后，橡胶密封圈被压紧以达到防水目的。
附图说明
图1是本实用新型一种小型相控阵天线结构的组成图。
图2是天线整机图。
图3是天线热设计结构分布图。
图4是防水设计示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
本实用新型针对传统伺服天线结构复杂、体积大、重量重、装拆不便、可靠性差的问题，在具有机动性强、数据率高、抗干扰力强、可靠性高等特性的相控阵天线技术发展的基础上，从结构设计的角度出发，对其进行全新的结构设计。
本方案为一种小型相控阵天线结构，由天线罩、天线阵列、TR模块、变频、调零、电源模块和风扇组成，如图1、图2所示。由于热耗大、结构紧凑，因此结构设计时热设计是主要问题；各模块之间及天线整机对外部会产生干扰，因此结构设计时电磁屏蔽也是主要问题；另外由于天线罩在使用过程中暴露于外部，还要进行密封防水设计，设计步骤如下：
1、整机结构设计
为了便于装拆，将整机安装方式成倒装结构，即天线罩、框架和飞机蒙皮相连接，天线主体与框架相连接。这种设计可以维修时无需拆卸天线罩且在机舱内部即可，如图1所示。
材料选择：天线罩材料选用透波性能好、刚强度好的玻璃钢，其余结构件材料均选用防腐性好、刚强度好的铝合金5A06。
设计细节：天线罩设计成中心薄边缘安装孔附近厚，既利于波束穿透又提高结构强度。
装配方法：天线阵列安装于TR模块的上表面，TR模块底板为带散热齿的均温板(如图1、图3所示)，风扇、风扇罩和变频调零模块安装于均温板，构成了天线主体；天线罩和框架上边缘通过顶面的安装孔一起装于总体设备上；天线主体与框架下边缘相连，后期维修即在此处整体装拆替换。
2、热设计
由于天线整机结构紧凑且散热模块较多。热源主要分布于TR模块、变频+调零模块、电源模块，其中天线阵列占总热耗的一半左右，故在不影响波束穿透的TR模块底面结构采用均温板，且分布散热齿来增加散热面面积，同时安装风扇强迫冷却，如图3所示。将其余热源(变频+调零、电源模块)按照热耗大小分布在距离均温板由近到远的位置，如图1所示。
设计过程中通过热仿真软件进行模拟，选择合适的散热齿间距、齿高及风扇型号，已达到良好的散热效果。
3、电磁屏蔽设计
由于各模块之间以及天线整机对外部系统均产生干扰，极易影响整个系统的性能指标，在结构上将各个模块设计成独立的密闭腔体，将之与其他模块隔离开。同时模块间连接采用带有电磁屏蔽功能的插座，避免对外部干扰。
变频和调零模块位于一个盒体内，铣成两个独立的腔体，加上盖板隔开，避免两者互相干扰；电源模块和TR模块分别为独立盒体，与整机其他部件隔离开来；风扇四周设计有风扇罩，进风口分布有密集的小孔，类似于屏蔽网结构，避免风扇电流对外部形成干扰；各模块间连接插座和电缆均符合电磁屏蔽要求。
电源与风扇、TR组件、变频调零模块之间的电连接；调零模块与变频、TR组件之间的控制连接；变频器与TR组件、调零模块间的射频连接，均采用具有电磁屏蔽功能的接插件以及用金属网状编织层把信号线包裹起来的屏蔽线缆相互连接。有效保证在有电磁干扰环境下系统的传输性能，既能抵御外来电磁干扰的能力，也可降低系统本身向外辐射电磁干扰的能力。
4、防水设计
天线罩、框架与飞机蒙皮相连，气密性要求很高。为了满足环境要求，天线罩和框架之间连接设计一圈密封防水层。将天线罩下表面和框架上表面设计为一凸一凹的结构形式，凹槽内装入橡胶密封圈，两者安装好后，橡胶密封圈被压紧以达到防水目的(见图1)。
图4为天线罩、框架及密封圈结构示意图，本方案选用导电且强度好的M型共挤导电橡胶条；为便于安装开槽宽度大于凸台宽度，开槽宽度大于密封圈宽度。依据密封圈的建议开孔尺寸(W标准、H标准)设计框架上表面开槽尺寸(W1、H1)和天线罩下表面凸台尺寸(W2、H2)，其中：W1＝W2+0.1，W1＝W标准，H1-H2＝H标准，W1、H1分别为框架上表面开槽的宽度、高度，W2、H2分别为天线罩下表面凸台或凸起的宽度、高度。
本实用新型相控阵天线结构的样机已研制完成。此外，该结构的设计理念，可以应用到其他相控阵天线阵列组合的产品中。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
Claims (6)
1.一种小型相控阵天线结构，其特征在于，包括天线罩、框架以及天线主体，所述天线主体包括天线阵列、TR模块、变频调零模块、风扇、风扇罩以及电源模块；
所述天线罩的上表面为一矩形平面，下表面设有一圈凸起，该凸起为矩形环状，且该凸起的长度小于矩形平面的长度，该凸起的宽度小于矩形平面的宽度；
所述框架的上表面设有一圈凹槽，该凹槽与所述凸起相匹配，该凹槽的中位线与所述凸起的中位线重合，该凹槽内装有橡胶密封圈，且该凹槽的宽度等于所述凸起的宽度加上0.1，该凹槽的高度大于所述凸起的高度；
所述TR模块包括TR底板以及设置于TR底板上表面的TR盒体，TR盒体内设有TR印制板，所述TR盒体以及天线阵列均设置于框架内，天线阵列设置于TR盒体的上表面，TR底板的上表面与框架的下表面相连；TR底板为带有散热齿的均温板，变频调零模块以及风扇安装于TR底板的下表面，风扇外侧设有风扇罩，电源模块设置于变频调零模块的下表面；
所述风扇、TR模块、变频调零模块分别与电源模块电连接，所述变频调零模块与TR模块控制连接，所述变频调零模块包括变频单元和调零单元，调零单元、TR模块分别与变频单元射频连接。
2.根据权利要求1所述小型相控阵天线结构，其特征在于，所述电连接、控制连接和射频连接均通过具有电磁屏蔽功能的接插件以及屏蔽线缆实现。
3.根据权利要求1所述小型相控阵天线结构，其特征在于，所述凸起圈起来的那部分天线罩的厚度小于该凸起外侧那部分天线罩的厚度。
4.根据权利要求1所述小型相控阵天线结构，其特征在于，所述天线罩的边缘设有安装孔，框架的上表面边缘设有与天线罩边缘的安装孔相对应的安装孔，天线罩和框架的上表面通过这些安装孔与飞机蒙皮相连。
5.根据权利要求1所述小型相控阵天线结构，其特征在于，所述天线罩的材料选用玻璃钢，框架的材料选用铝合金5A06。
6.根据权利要求1所述小型相控阵天线结构，其特征在于，所述TR模块、变频调零模块、电源模块均为密闭腔体。
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