專利名稱：超短波全頻段組合機載天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型復(fù)雜飛行器機載天線，具體地說，涉及與相應(yīng)頻段機 載電臺或數(shù)傳設(shè)備配套完成空地、空空通信或數(shù)傳機載超短波全向天線。
背景技術(shù)：
裝于飛機上的天線結(jié)構(gòu)，其功能和性能不同于一般的工程結(jié)構(gòu)，它不僅要 天線的電性能要求，而且要滿足重量要求以及外形尺寸、接口關(guān)系、結(jié)構(gòu)形式 的要求，還要受到氣動性能和荷載條件的限制和約束。必須盡最大可能達到裝 機設(shè)備的重量要求并盡最大可能減輕重量。飛機或其它飛行器的氣動性能要求 與天線頻段波長特征是相互背離的一對矛盾，就是說裝載在飛行器上的機載天 線的幾何尺寸不能太大，否則不能滿足氣動性能要求，但天線的電信能要求天 線的幾何尺寸則不可太小。特別是在超高頻的低頻段和甚高頻范圍內(nèi)，往往因
尺寸所限，天線尺寸相應(yīng)<<入/4，輸入阻抗呈明顯的電抗特征，天線增益很 低不說，最困難的問題是難以實現(xiàn)阻抗匹配。因此目前用于裝于飛機上，特別 是直升機上的刀形天線一直未能解決這一問題?？哲娭攸c型號工程曾因這類天 線特性低頻段增益低，致使空空通訊距離達不到指標要求而影響工程的設(shè)計定 型。這種外形呈刀片狀流線體的機載刀形通訊天線，由固定在機體上的基座、 外形呈刀片狀流線體的天線輻射體，中間絕緣墊圈和下部外套筒構(gòu)成。外套筒 內(nèi)的同軸線分別與輸入輸出插座和有源天線輻射體相連。此外還有一種類似所 述情況的機載刀形通訊天線是將單層板反射面板夾層板結(jié)構(gòu)或?qū)⒎涓C夾層結(jié)構(gòu) 夾于天線整流罩之間構(gòu)成的無源天線，以及美國"阿帕奇"直升機的旋翼軸頂 上安裝的天線罩為扁圓形，直徑132厘米，高76厘米的"長弓"雷達天線整流 罩都是這樣的天線結(jié)構(gòu)。其主要缺陷是不能實現(xiàn)超高頻的低頻段和甚高頻范圍 內(nèi)的兼容。
目前武裝直升機使用的微帶天線結(jié)構(gòu)天線，其形狀結(jié)構(gòu)采用形如美國"阿帕奇"直升機上安裝的扁圓形天線罩和天線輻射器。該天線主要由內(nèi)置雙面反 射面板的天線輻射器和天線罩組成。該天線僅有一個微帶天線頻率高端。而僅
用一個微帶天線是難以對全頻段進行覆蓋的。因此該天線不能滿足規(guī)定的全向 輻射和增益要求，通信能力十分有限。
本發(fā)明是對上述現(xiàn)有技術(shù)的進一 步改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可串入加載電路引入新的駐波場，能夠與天線輸 入端原有的駐波場相抵消避免高低頻段相互干擾，能夠?qū)Τ滩ǜ叩皖l段兼容， 全頻段覆蓋的超短波全頻段組合機載天線。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供的一種超短波全頻段組合機載天線，包括，
一個裝配在天線整流罩內(nèi)組成的108 400MHZ頻段微帶天線結(jié)構(gòu)，其特征在于， 在所述108 400MHZ頻段微帶天線整流罩之上，還組合裝配有至少一個與其平 行電連接的30 88 MHZ頻段天線輻射器，從而組成上下超短波高低頻段天線組 合結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述的天線輻射器電連接有低頻延展電路。
本發(fā)明所述的低頻延展電路是一個相互串聯(lián)接的串聯(lián)環(huán)路塔層電路或螺旋 盤升的螺旋天線電路。
本發(fā)明所述的串聯(lián)環(huán)路之間還串聯(lián)接有串聯(lián)加載電路。
本發(fā)明所述的30 88 MHZ頻段天線輻射器是由低頻延展電路串聯(lián)加載電路 組成的低頻延展電路天線。
本發(fā)明所述全微帶天線結(jié)構(gòu)天線的雙面復(fù)銅反射面板上制有被切斷的隔斷 帶，隔斷帶間串聯(lián)有將隔斷反射面板聯(lián)通的加載電路。
本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。
現(xiàn)代天線理論對于"加載天線"多有論述，但在機載天線上未見有串聯(lián)加載 技術(shù)在機載天線的應(yīng)用實例。本發(fā)明根據(jù)具體情況確定的將天線平板從中切斷 隔成導(dǎo)電段并在其中串入加載電路，引入新的駐波場，可引入一定的電抗分量 以適應(yīng)不同的匹配情況之所需，與其天線輸入端原有的駐波場相抵消，不會產(chǎn)
生使電場信號迅速衰減的水平極化場，而只有不易產(chǎn)生極化電流的垂直極化場， 從而避免了能量的大幅衰減，保證了信號的有效傳播。本發(fā)明采用雙層加頂積
木式串聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合和工字型頭部的接地隔離盤，不僅進一步改善了天線 的低頻特性和將微帶天線波瓣壓縮，增加了微帶天線和低頻延展電路天線的隔 離，而且極大程度地避免了上下兩平行天線高低頻段的相互牽制和干擾，提高 了高低端電參數(shù)性能，使飛行器氣動性能要求與天線頻段波長特征兩者相互背 離這一對矛盾的統(tǒng)一體達到了完美的統(tǒng)一。本發(fā)明高頻段采用全微帶天線作為 天線輻射器，低頻段采用串聯(lián)環(huán)路加載天線或螺旋天線組合，進一步縮小了天 線尺寸，提高了機載特性增益(談不上低頻端)改善了阻抗匹配特性。該串聯(lián) 環(huán)路圈層組成的環(huán)路塔層延展電路天線陣，行波相連，隨頻率而變化，能在較 寬的頻帶上自動調(diào)整到最佳端射條件，使低頻延展電路天線的頻帶變得更寬。 軸線方向上產(chǎn)生的圓極化場輻射或接收圓極波，軸比接近l，電壓駐波亦很小，
方向圖形狀基本不變，而且明顯改善了 30 88MHZ頻段的電參數(shù)，進一步提升 了 30 88MHZ頻段增益，獲得了滿意的方向特性和阻撓特性。本發(fā)明全微帶天 線與低頻延展電路天線有相同的高端部分。組合構(gòu)成的30 88MHZ頻段與108 400MHZ頻段兩線組合，經(jīng)西安電子科技大學(xué)天線與電磁散射研究所測試證明， 通信距離達100公里以上。全方位無零點，其超短波低頻增益較之原型天線提 高13dB以上，輻射功率約為原天線輻射功率的20倍，空空通訊距離提高4倍 以上，與同類天線相比其增益普遍提高3 5dB。該串聯(lián)環(huán)路塔層低頻延展電路 原理可以由基本振子輻射功率的公式得到進一步的理解?；菊褡拥妮椛涔β?<formula>formula see original document page 5</formula>(式中I—為振子的電流幅度，l一為振子天線的幾何長度， 入一為工作波長)由此可以看出，Peoc|l|， Psoc (〃A)。串聯(lián)環(huán)路加載電路是 根據(jù)長線理論，當(dāng)天線高度<formula>formula see original document page 5</formula>時，電流幅度有最大值，因此，/ t —11| t ，
同時/1 — 〃A t ，這時其輻射功率p"每成指數(shù)規(guī)律大幅上升。此時，如增加天
線電流流經(jīng)的路程，就等于提高了天線長度U既減少了天線振子高度，又縮短 了等效傳輸線的長度，提高了阻抗匹配帶寬，實現(xiàn)全方向I FF和ATC發(fā)射和 接收。它能瞬時覆蓋全方位的角度，對周圍目標雷達信號的實時截獲概率為100%。


圖l是本發(fā)明的構(gòu)造全剖視示意圖。
圖2是圖1的A-A向剖視左視圖。 圖3是圖1的俯視圖。
圖4是本發(fā)明制在低頻延展頭部天線整流罩表面的一種加載低頻延展電路 結(jié)構(gòu)的立體狀態(tài)示意圖。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖給出。
下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所 述的實施例范圍之中。所有這些構(gòu)思應(yīng)視為本技術(shù)所公開的內(nèi)容和本發(fā)明的保 護范圍。
具體實施例方式
圖1 圖3描述了由非金屬絕緣體制成的扁圓形天線罩，由金屬導(dǎo)體制成的 反射面板，制造組成的超短波全頻段組合機載天線17。它是一個以雙層加頂?shù)?積木式串聯(lián)結(jié)構(gòu)，也是一個由上下超短波高低頻段天線組合結(jié)構(gòu)的實施例。其 中， 一個帶有底座6和高頻輸出插座5，內(nèi)夾裝有單層板16雙面復(fù)銅反射面板 20的天線整流罩15，是具有相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)裝配在微帶天線整流罩15內(nèi)組成 108 400MHZ頻段微帶天線的結(jié)構(gòu)形式。其天線整流罩內(nèi)置有一塊非金屬夾層板 結(jié)構(gòu)的等效單層板16，垂直插入在天線整流罩15的單層板16上復(fù)有與現(xiàn)有技 術(shù)相同的雙面復(fù)銅板反射面板20，構(gòu)成天線輻射體電路主板4。其特殊之處是， 雙面復(fù)銅反射面板20的上部切有隔斷帶14。反射面板20被切斷成上下兩部導(dǎo) 電層，并由中間串聯(lián)的加載電路7將其聯(lián)通。位于上段的導(dǎo)電層的延伸彎邊復(fù) 銅板8電連接下頂盤電導(dǎo)體3。通過其鋁質(zhì)角形連接器或其他機械方式電連接于 微帶天線整流罩15之上的工字型頭部。工字型頭部有一個相當(dāng)于接地隔離盤的 頂盤電導(dǎo)體1。頂盤電導(dǎo)體1下部連接有與微帶天線整流罩15形狀大小基本相 同的非金屬天線整流罩18，構(gòu)成可方便地拆卸下的低頻延展頭部。
在天線整流罩18內(nèi)孔12的內(nèi)腔孔壁表面上制有通過光刻制成的串聯(lián)復(fù)銅
環(huán)路帶2。每個環(huán)路帶相當(dāng)于一個平面線圈，形成自下而上螺旋盤升層疊的環(huán)路
圈層。復(fù)銅環(huán)路帶2通過圖中連接帶13連接，將平面線圈串聯(lián)組成塔層環(huán)路圈
層，形成環(huán)路天線陣。為加工上的方便，不排除將所述串聯(lián)環(huán)路圈層制作在所 述天線整流罩18的外部表面。在串聯(lián)環(huán)路圈層的末端環(huán)帶同樣可以制有延伸搭
連接于上頂盤電導(dǎo)體1銅片11，通過銅片11彎邊搭接于壓在非金屬天線罩的彎 邊盤面上，導(dǎo)通上下天線的電連接。由復(fù)銅環(huán)路帶2組成的串聯(lián)環(huán)路之間至少 串聯(lián)接有兩個集總參數(shù)的加載電路9、加載電路10。這樣，加載電路和串聯(lián)復(fù) 銅環(huán)路帶2組成塔層環(huán)路圈就構(gòu)成了本發(fā)明的加載低頻延展電路。低頻延展電 路和上頂盤電導(dǎo)體7 —起構(gòu)成低頻延展頭部天線整流罩。雙層積木式串聯(lián)重疊 的非金屬天線整流罩15、18可以通過角形鋁質(zhì)連接件連接組合。天線整流罩15、 18是承受飛機氣動載荷的重要部件。所以天線整流罩可以選用耐熱性好，介電 性能好，透波率高的環(huán)氧樹脂玻璃纖維制作。其形狀可以是分為兩半對稱的非 金屬扁圓形結(jié)構(gòu)，也可以是多邊形，還可以是兩半對稱的梯形組合，外形盡量 滿足空氣動力形狀和流線幾何形狀為最佳。其外形選用流線型結(jié)構(gòu)，材質(zhì)可以 選用其比強度高、透波性能好的玻璃鋼或環(huán)氧樹脂玻璃纖維等復(fù)合材料，預(yù)浸布 蒙皮，中高溫加壓成型，外涂覆黑色防靜電漆。本實施例優(yōu)選高強度環(huán)氧玻璃鋼， 以達到天線結(jié)構(gòu)重量最輕。為工藝上的方便，天線整流罩可以通過無縫對接組 成整體流線型結(jié)構(gòu)。以減少飛行阻力，滿足氣動性能和能夠防冰，防雪，防鹽霧， 防油和防大多數(shù)普通的化學(xué)煙霧。
在本實施例描述的微帶天線和低頻延展電路天線組成的上下超短波全頻段 機載天線組合結(jié)構(gòu)中，對于低頻段，微帶天線相當(dāng)于一段傳輸線。對于高頻段， 加載電路相當(dāng)于低通濾波器，且呈現(xiàn)高阻。
天線工作時，電流從高頻插座5輸入一天線輻射體電路主板4—加載電路 19，一天線輻射體電路主板4上部一彎邊復(fù)銅板8—下頂盤電導(dǎo)體3—串聯(lián)復(fù)銅 環(huán)路帶2和加載電路9—上頂盤電導(dǎo)體1完成通路
圖4描述了本發(fā)明低頻延展電路串聯(lián)環(huán)路帶塔層環(huán)路圈的一種結(jié)構(gòu)形式。 圖中從下至上有層疊的八個環(huán)路，根據(jù)具體情況可以有不同個數(shù)的環(huán)路。層疊
的環(huán)路帶有連接帶13串聯(lián)接組成塔層環(huán)路圈電流回路。電流回路中串聯(lián)有兩個 但不限于是兩個加載電路9、 IO構(gòu)成的加載低頻延展電路。圖中a—b， c-cl是
低頻延展電路的對稱軸線。電流從下端輸入流進從上至下的第二環(huán)路，電流I 分為兩路反向電流ii、 i2，會合后流入三環(huán)路，并再次分為ii、 i2，在第三環(huán)路 會合流經(jīng)加載電路9后進入第四環(huán)路，使環(huán)電流流動在流動過程中的水平方向 電流lK 12，反向相消，使它只有垂直極化場，不產(chǎn)生水平極化場。依次類推， 使其電流從下至上彎轉(zhuǎn)流動環(huán)繞，增加流程長度路程。環(huán)電流成為方波，矩波，
圓柱波等。此外，環(huán)電路不一定采取對稱形式，iK i2會合點可選取不同位置導(dǎo)
電帶條的粗細可以不同，這樣都可引入一定的電抗分量以適應(yīng)不同的匹配情況 之所需。
實施例2
在天線工作頻率較高時，如果用金屬平板做成的天線輻射體，天線電流只 沿平板的縱向邊沿流動?；诟哳l電流的超膚效應(yīng)，可以將反射面板20的平板 邊沿切成凹凸相間的圓弧齒形，而不必作成中空的龍形，仍可達到低頻延展的 效果特性。
在雙面復(fù)銅反射面板下部與金屬導(dǎo)體天線底座6之間還可以連接有加載電 路19。 、 實施例3
本發(fā)明電連接所述微帶天線的天線輻射器可以是平行其天線罩之上的線狀 天線、面狀天線。
所述的加載電路可以是由電阻，也可以是電阻、電感線圈，還可以是電阻、 電感線圈、電容串聯(lián)或并聯(lián)等效電路組成?；蛘呤堑屯V波器等效電路。所述 加載電路在有關(guān)教科書上有專門的定義。
權(quán)利要求
1.一種超短波全頻段組合機載天線，包括，一個裝配在天線整流罩內(nèi)組成的108～400MHZ頻段微帶天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述108～400MHZ頻段微帶天線整流罩之上，還組合裝配有至少一個與其平行電連接的30～88 MHZ頻段天線輻射器，從而組成上下超短波高低頻段天線組合結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超短波全頻段組合機載天線，其特征在于，所述 的天線輻射器電連接有低頻延展電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超短波全頻段組合機載天線，其特征在于， 所述的低頻延展電路是一個相互串聯(lián)接的串聯(lián)環(huán)路塔層電路或螺旋盤升的螺旋 天線電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超短波全頻段組合機載天線，其特征在于，所述 的串聯(lián)環(huán)路之間還串聯(lián)接有串聯(lián)加載電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超短波全頻段組合機載天線，其特征在于，所述 串聯(lián)環(huán)路塔層電路制在天線整流罩罩體內(nèi)腔表面或外部表面上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超短波全頻段組合機載天線，其特征在于，所述 的30 88 MHZ頻段天線輻射器是由低頻延展電路串聯(lián)加載電路組成的低頻延展 電路天線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超短波全頻段組合機載天線，其特征在于，所述 微帶天線的雙面復(fù)銅反射面板(20)的上部切有隔斷帶(14)，其反射面板(20) 被切斷成上下兩部導(dǎo)電層，并由中間串聯(lián)的加載電路(7)將其聯(lián)通。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超短波全頻段組合機載天線，其特征在于，所述 高低頻段天線組合結(jié)構(gòu)，包括低頻延展頭部天線整流罩和微帶天線整流罩。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超短波全頻段組合機載天線，其特征在于， 所述的低頻延展頭部由低頻延展電路和上頂盤電導(dǎo)體構(gòu)成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超短波全頻段組合機載天線，其特征在于，天線 輻射器內(nèi)置的反射面板為邊沿切有凹凸相間的圓弧齒形。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種超短波全頻段組合機載天線，包括一個裝配在天線整流罩內(nèi)組成的108～400MHz頻段微帶天線結(jié)構(gòu)，在微帶天線整流罩之上，還組合裝配有至少一個與其平行電連接的30～88MHz頻段天線輻射器，從而組成上下超短波高低頻段天線組合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用雙層加頂積木式串聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合，不僅進一步改善了天線的低頻特性，增加了微帶天線和低頻延展電路天線的隔離，而且極大程度地避免了上下兩平行天線高低頻段的相互牽制和干擾。組成的環(huán)路塔層延展電路天線陣，使飛行器氣動性能要求與天線頻段波長特征兩者相互背離這一對矛盾的統(tǒng)一體達到了完美的統(tǒng)一。經(jīng)測試證明，增益提高13dB以上，輻射功率提高了20倍，空空通訊距離提高4倍以上。
文檔編號H01Q1/42GK101192705SQ200610022328
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月26日
發(fā)明者毅 覃 申請人:毅 覃