CN217361888U - 机载超短波宽带刀形天线 - Google Patents

Abstract

提供一种机载超短波宽带刀形天线，包括辐射体单元；辐射体单元设于玻璃钢外罩内；玻璃钢外罩底部设有安装底板；辐射体单元具有介质基板，介质基板设有辐射贴片；辐射贴片为左右轴对称的上下渐变式结构；辐射贴片顶端通过集总元件连接辐射贴片具有的长枝节辐射贴片；长枝节辐射贴片位于介质基板边缘左右轴对称设置；长枝节辐射贴片左右两侧中间位置预留开口结构；辐射贴片底部通过馈电枝节电连接电路印制板；电路印制板在安装底板上固定安装；电路印制板还电连接射频连接器。本实用新型解决机载天线如何实现宽频带小型化设计的技术问题；具有小型化、宽频带、通信距离长的特点；在保证天线性能的前提下，实现了天线小型化、宽频带的目的。

Description

机载超短波宽带刀形天线

技术领域

本实用新型属于电学基本电气元件天线技术领域，具体涉及一种机载超短波宽带刀形天线。

背景技术

在飞机整体系统中，机载超短波天线作为机载通信的重要接口，越来越显示出其重要的作用。由于机体本身结构以及飞机上其他电子设备的影响，不仅使得机载天线的结构和尺寸设计受到诸多限制，也造成了非常复杂的电磁环境。因此，在机载天线的设计上，一般要求覆盖较宽工作频带的同时，还需要尽可能的减小天线体积；但在一定尺寸限制下，达到的工作频带比较窄；使用电阻加载，虽然能够展宽工作带宽，但同时会降低天线增益。可见，如何在拓宽工作频带的基础上还能保天线使用性能，就成为了机载天线设计亟待解决的问题。对此，现提出如下技术方案。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种机载超短波宽带刀形天线，解决机载天线如何实现宽频带小型化设计的技术问题。

本实用新型采用的技术方案：机载超短波宽带刀形天线，包括辐射体单元；辐射体单元设于玻璃钢外罩内；玻璃钢外罩底部设有安装底板；辐射体单元具有介质基板，介质基板设有辐射贴片；辐射贴片为左右轴对称的上下渐变式结构；辐射贴片顶端通过集总元件连接辐射贴片具有的长枝节辐射贴片；长枝节辐射贴片位于介质基板边缘左右轴对称设置；长枝节辐射贴片左右两侧中间位置预留开口结构；辐射贴片底部通过馈电枝节电连接电路印制板；电路印制板在安装底板上固定安装；电路印制板还电连接射频连接器。

上述技术方案中，进一步地：辐射贴片印刷在介质基板的一侧；辐射贴片顶部制有缝隙；缝隙包括水平延伸且左右轴对称的矩形缝隙；辐射贴片均涂覆铜箔。

上述技术方案中，进一步地：集总元件为阻值R＝80～120Ω的电阻。

上述技术方案中，进一步地：馈电枝节馈电端制有左右轴对称的切角。

上述技术方案中，进一步地：馈电枝节一端焊连辐射贴片底部；馈电枝节另一端焊连电路印制板。

上述技术方案中，进一步地：电路印制板通过螺钉Ⅰ、螺母Ⅰ和垫圈Ⅰ与射频连接器以及安装底板连为一体。

上述技术方案中，进一步地：电路印制板分别具有L1＝833nH， L2＝81.4nH，L3＝157nH的电感；电路印制板还分别具有C1＝20.5pF， C2＝19.5pF的电容。

上述技术方案中，进一步地：介质基板底端通过螺钉Ⅱ、螺母Ⅱ和垫圈Ⅱ与水平设置的安装底板垂直连为一体。

上述技术方案中，进一步地：辐射体单元与玻璃钢外罩通过环氧树脂密封连接形成一体；辐射体单元高355～395mm,宽160～220mm；玻璃钢外罩高360～400mm,宽180～240mm。

上述技术方案中，进一步地：天线的工作频率为108MHz～400MHz。

本实用新型与现有技术相比的优点：

1、本实用新型采用平面单极子天线形式，有效缩小天线尺寸。

2、本实用新型采用渐变式结构的辐射体单元，并在馈电枝节馈电端制有切角，有效调节输入阻抗。

3、本实用新型在辐射体单元设计缝隙及集总元件，并沿介质基板边缘设计长枝节辐射贴片，改变辐射体单元上的电流分布，延长电流路径，增加有效电长度，在有限尺寸下有效提高天线增益。

4、本实用新型在辐射体单元两侧设计开式结构，有效展宽天线工作带宽。

5、本实用新型设计由无耗元件电感和电容组成的电路印制板匹配电路，提高天线阻抗匹配效率，使信号源发射功率最大，天线处于最佳工作状态。

6、本实用新型天线具有小型化、宽频带、通信距离长的特点；在保证天线性能的前提下，实现了天线小型化、宽频带的目的。

附图说明

图1为本实用新型天线整体结构图；

图2为图1中辐射体单元结构图；

图3为图1中辐射体单元与安装底板连接结构示意图；

图4为本实用新型安装底板结构示意图；

图5为本实用新型辐射贴片结构尺寸图；

图6为本实用新型玻璃钢外罩结构示意图；

图7为本实用新型电路印制板结构图；

图8为本实用新型在108MHz～400MHz频段内驻波比仿真结果；

图9是本实用新型在108MHz～400MHz频段内增益仿真结果；

图中：1-辐射体单元，2-安装底板，3-玻璃钢外罩，4-介质基板， 5-辐射贴片，51-长枝节辐射贴片，6-集总元件，7-馈电枝节，8-螺钉Ⅱ，9-螺母Ⅱ，10-垫圈Ⅱ，11-电路印制板，12-螺钉Ⅰ，13-螺母Ⅰ，14-垫圈Ⅰ，15-射频连接器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图1-9，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

(如图1、图2所示)机载超短波宽带刀形天线，包括辐射体单元1。

所述辐射体单元1包括介质基板4、辐射贴片5、集总单元6以及馈电枝节7。

(结合图5)所述辐射体单元1高H355～395mm,宽W160～220mm。最优尺寸为辐射体单元1高H375mm,宽W180mm。

所述辐射体单元1设于玻璃钢外罩3内。

上述实施例中，进一步地：所述辐射体单元1与玻璃钢外罩3通过环氧树脂密封粘连形成一体。

(如图6所示)上述实施例中，进一步地：所述玻璃钢外罩3高 360～400mm,宽180～240mm；所述玻璃钢外罩3优选尺寸为高385mm，宽200mm。

本实用新型采用平面单极子天线形式，有效缩小天线尺寸。

所述玻璃钢外罩3底部设有安装底板2，玻璃钢外罩3内设有辐射体单元1，本实用新型采用底部馈电的模式。

所述辐射体单元1具有介质基板4，所述介质基板4设有辐射贴片5，所述辐射贴片5印刷在介质基板4的一侧。

(如图3所示)上述实施例中，进一步地：所述介质基板4底端通过螺钉Ⅱ8、螺母Ⅱ9和垫圈Ⅱ10与水平设置的安装底板2垂直连为一体。

所述辐射贴片5为左右轴对称的上下渐变式结构。

上述实施例中，进一步地：所述辐射贴片5顶部制有缝隙；所述缝隙包括水平延伸且左右轴对称的矩形缝隙；所述辐射贴片5均涂覆铜箔。

所述辐射贴片5顶端通过集总元件6连接辐射贴片5具有的长枝节辐射贴片51。

(如图5所示)所述辐射贴片5高度最优尺寸为H＝375mm；所述辐射贴片5的渐变结构中最优尺寸为，Wa＝100mm，Ha＝80mm，Hc＝17mm， Hd＝150mm；所述辐射贴片5的宽度最优尺寸为W＝180mm。

所述长枝节辐射贴片51位于介质基板4边缘左右轴对称设置；所述长枝节辐射贴片51左右两侧中间位置预留开口结构。

本实用新型在辐射体单元1两侧设计开式结构，有效展宽天线工作带宽。

(如图5所示)所述辐射贴片具有的长枝节辐射贴片51最优尺寸为Wb＝10mm，La＝15mm，Lb＝100mm，Lc＝10mm，Hb＝80mm。

上述实施例中，进一步地：所述集总元件6为阻值R＝80～120Ω的电阻，优选为所述集总元件6阻值R＝100Ω。

可见，本实用新型在辐射体单元设计缝隙及集总元件6，并沿介质基板边缘设计长枝节辐射贴片51，改变辐射体单元1上的电流分布，延长电流路径，增加有效电长度，在有限尺寸下有效提高天线低频增益。

所述辐射贴片5底部通过馈电枝节7电连接电路印制板11。

上述实施例中，进一步地：所述馈电枝节7馈电端制有左右轴对称的切角。

上述实施例中，进一步地：所述馈电枝节7一端焊连辐射贴片5 底部；所述馈电枝节7另一端焊连电路印制板11。

所述电路印制板11在安装底板2上紧固式固定安装。

所述电路印制板11还电连接射频连接器15。

(如图4所示)上述实施例中，进一步地：所述电路印制板11 通过螺钉Ⅰ12、螺母Ⅰ13和垫圈Ⅰ14与射频连接器15以及安装底板 2连为一体。

(如图7所示)上述实施例中，进一步地：所述电路印制板11 分别具有L1＝833nH，L2＝81.4nH，L3＝157nH的电感；所述电路印制板 11还分别具有C1＝20.5pF，C2＝19.5pF的电容。

可见，本实用新型设计由无耗元件电感和电容组成的电路印制板 11匹配电路，提高天线阻抗匹配效率，使信号源发射功率最大，天线处于最佳工作状态。

上述实施例中，进一步地：本实用新型天线的工作频率为 108MHz～400MHz。

本实用新型的工作原理为：本实用新型采用了平面单极子的天线形式，为了进一步缩小天线尺寸，将辐射体单元1改为轴对称渐变式结构，在馈电枝节7馈电端进行切角，以此来调节输入阻抗。为在有限尺寸下为提高低频增益，在辐射体单元1上端设计缝隙及集总元件 6加载结构，并沿介质基板4边缘设计长枝节辐射贴片51，改变辐射体单元1上的电流分布，延长电流路径，增加有效电长度。在辐射体单元1两边设计开式结构，用于展宽工作带宽。同时采用宽带匹配技术，设计了一种由无耗元件电感和电容组成的匹配电路，用来提高天线阻抗匹配效率，使信号源发射功率最大，天线处于最佳工作状态。

参照图8，图9，为本实用新型天线驻波比及增益曲线图。本实用新型利用AnsoftHFSS 15.0仿真软件进行辅助设计，确定辐射体形式后，通过缝隙、开式套筒、集总元件等方法对天线进行仿真优化，使其达到最佳性能。

通过以上描述可以发现：本实用新型天线具有小型化、宽频带、通信距离长的特点；在保证天线性能的前提下，实现了天线小型化、宽频带的目的。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.机载超短波宽带刀形天线，包括辐射体单元(1)；所述辐射体单元(1)设于玻璃钢外罩(3)内；所述玻璃钢外罩(3)底部设有安装底板(2)；其特征在于：所述辐射体单元(1)具有介质基板(4)，所述介质基板(4)设有辐射贴片(5)；所述辐射贴片(5)为左右轴对称的上下渐变式结构；所述辐射贴片(5)顶端通过集总元件(6)连接辐射贴片(5)具有的长枝节辐射贴片(51)；所述长枝节辐射贴片(51)位于介质基板(4)边缘左右轴对称设置；所述长枝节辐射贴片(51)左右两侧中间位置预留开口结构；所述辐射贴片(5)底部通过馈电枝节(7)电连接电路印制板(11)；所述电路印制板(11)在安装底板(2)上固定安装；所述电路印制板(11)还电连接射频连接器(15)。

2.根据权利要求1所述机载超短波宽带刀形天线，其特征在于：所述辐射贴片(5)印刷在介质基板(4)的一侧；所述辐射贴片(5)顶部制有缝隙；所述缝隙包括水平延伸且左右轴对称的矩形缝隙；所述辐射贴片(5)均涂覆铜箔。

3.根据权利要求1所述机载超短波宽带刀形天线，其特征在于：所述集总元件(6)为阻值R＝80～120Ω的电阻。

4.根据权利要求1所述机载超短波宽带刀形天线，其特征在于：所述馈电枝节(7)馈电端制有左右轴对称的切角。

5.根据权利要求1或4所述机载超短波宽带刀形天线，其特征在于：所述馈电枝节(7)一端焊连辐射贴片(5)底部；所述馈电枝节(7)另一端焊连电路印制板(11)。

6.根据权利要求5所述机载超短波宽带刀形天线，其特征在于：所述电路印制板(11)通过螺钉Ⅰ(12)、螺母Ⅰ(13)和垫圈Ⅰ(14)与射频连接器(15)以及安装底板(2)连为一体。

7.根据权利要求6所述机载超短波宽带刀形天线，其特征在于：所述电路印制板(11)分别具有L1＝833nH，L2＝81.4nH，L3＝157nH的电感；所述电路印制板(11)还分别具有C1＝20.5pF，C2＝19.5pF的电容。

8.根据权利要求1所述机载超短波宽带刀形天线，其特征在于：所述介质基板(4)底端通过螺钉Ⅱ(8)、螺母Ⅱ(9)和垫圈Ⅱ(10)与水平设置的安装底板(2)垂直连为一体。

9.根据权利要求1所述机载超短波宽带刀形天线，其特征在于：所述辐射体单元(1)与玻璃钢外罩(3)通过环氧树脂密封连接形成一体；所述辐射体单元(1)高355～395mm,宽160～220mm；所述玻璃钢外罩(3)高360～400mm,宽180～240mm。

10.根据权利要求1所述机载超短波宽带刀形天线，其特征在于：天线的工作频率为108MHz～400MHz。

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