專利名稱：一種用于無人機(jī)測控的列陣天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種列陣天線，特別是涉及一種用于無人機(jī)測控的列陣天線，屬于天線技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無人機(jī)測控傳統(tǒng)所用天線為拋物面天線或螺旋天線，拋物面天線其方向圖的半功率角由下式確定2 θ ^ 5 ^ 70 λ /D，測角精度約為半功率角的1/10，如當(dāng)F = 1535MHz，波長 λ =0. 195m，2 θ。5 70 λ/D = 70X0. 195/1.8 = 7. 58°，D 為天線口徑直徑 1. 8m，跟蹤精度為 0.758°。采用螺旋天線，2θα5 52。/αν λν^7Ι)，如Lq單圈螺距長為0.2m， N為螺旋圈數(shù)取10圈，其方向圖的半功率角為9. 4°，跟蹤精度為 0.94°。采用拋物面天線或螺旋天線的測角精度一般大于0. 5°，而且天線尺寸大，無法滿足現(xiàn)有無人機(jī)測控的測角精度要求(小于0.2° )和天線小型化要求。在衛(wèi)星測控中，采用的拋物面天線口徑為 10米以上，10米口徑拋物面天線半功率角為2 θ Q 5 70 λ /D = 70X0. 133/10 = 0. 93° (F =2250. 5MHz，波長 λ = 0. 133m)，測角精度為 0. 1°。

實用新型內(nèi)容本實用新型的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種測角精度小于 0.2°、測角精度可達(dá)到0.11°、天線尺寸小的用于無人機(jī)測控的列陣天線。本實用新型的技術(shù)解決方案是一種用于無人機(jī)測控的列陣天線，采用平板結(jié)構(gòu)， 由四個子陣組成，包括三個接收子陣和一個接收發(fā)射共用子陣，每個子陣包括六個天線單元，接收子陣的六個天線單元通過一個一分六功分器合成，接收發(fā)射共用子陣的六個天線單元通過兩個一分六功分器合成，每個天線單元安裝在單獨的底板上，然后安裝在整陣底板里。所述的接收子陣天線單元采用雙層耦合微帶天線形式，包括圓環(huán)鋁片、敷銅介質(zhì)板、介質(zhì)柱、金屬體、小蓋板、電橋印制板組件、饋電纜、天線罩和小套筒，雙層耦合微帶天線的上層為圓環(huán)鋁片，下層為敷銅介質(zhì)板，圓環(huán)鋁片通過介質(zhì)柱和小套筒與敷銅介質(zhì)板和金屬體固定，安裝在金屬體正面，同時加蓋天線罩，金屬體背面為電橋盒體，盒體內(nèi)部安裝電橋印制板組件，電橋印制板組件與敷銅介質(zhì)板通過饋電纜焊接連通，電橋盒體上方安裝小蓋板。所述的接收發(fā)射共用子陣天線單元采用三層耦合微帶天線形式，包括第一層金屬鋁片、第二層金屬鋁片、敷銅介質(zhì)板、介質(zhì)柱、天線罩、小套筒、饋電纜、電橋印制板組件、小蓋板和金屬體，三層耦合微帶天線的上兩層為第一層金屬鋁片和第二層金屬鋁片，下層為敷銅介質(zhì)板，第一層金屬鋁片和第二層金屬鋁片通過介質(zhì)柱和小套筒與敷銅介質(zhì)板和金屬體固定，安裝在金屬體正面，同時加蓋天線罩，金屬體背面為電橋盒體，電橋盒體內(nèi)部安裝電橋印制板組件，電橋印制板組件與敷銅介質(zhì)板通過饋電纜焊接連通，電橋盒體上方安裝小蓋板。[0007]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為(1)本實用新型每個天線單元采用單獨平板設(shè)計，最后安裝在整體底板內(nèi)，使整個天線結(jié)構(gòu)小、重量輕，能使用于無人機(jī)；(2)本實用新型采用4子陣的天線列陣，測角精度為0.11° ；(3)本實用新型天線單元的上層采用金屬鋁片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的敷銅介質(zhì)板，減少了天線的結(jié)構(gòu)尺寸；(4)本實用新型接收發(fā)射共用子陣天線單元采用三層耦合微帶天線形式，增加了一層耦合貼片，增加了帶寬；(5)本實用新型接收子陣天線單元的上層金屬鋁片采用圓環(huán)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步減少整個天線的重量。

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型接收子陣天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型接收發(fā)射共用子陣天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實例和附圖來具體說明本實用新型。如圖1所示，本實用新型由四個子陣組成，每個子陣由六個天線單元組成，天線單元間距150mm，子陣之間間距300mm。整個天線陣包含兩種子陣，一種是接收子陣1，另一種是接收發(fā)射共用子陣2。每一種子陣都由六個天線單元組成，整個天線陣由三個接收子陣和一個收發(fā)共用子陣組成， 也就是共含有M個天線單元。具體包括接收子陣天線單元3、高頻組件4、接收發(fā)射共用子陣天線單元5、濾波器6、功率放大器7、一分六功分器8、天線安裝架9 (安裝架通過螺釘安裝在整體底板側(cè)面，整體底板為盒體，盒體內(nèi)部安裝各天線單元)、放大器電源10、高頻組件電源11和合路/分路器12。接收子陣天線單元3和接收發(fā)射共用子陣天線單元5分別通過半剛型電纜與5個一分六功分器8連接，連接接收子陣天線單元3的一分六功分器8 功率合成口連接高頻組件4的輸入端，高頻組件4輸出端對外，并且由高頻組件電源11供電，高頻組件4的耦合端與合路/分路器12連接然后與外部連接。連接接收發(fā)射共用子陣天線單元5的一分六功分器8功率合成口連接濾波器然后接功率放大器7。接收子陣天線單元3如圖2所示，包括圓環(huán)鋁片101、敷銅介質(zhì)板102、介質(zhì)柱13、 金屬體14、小蓋板15、電橋印制板組件16、饋電纜17、天線罩18和小套筒19，雙層耦合微帶天線的上層為圓環(huán)鋁片101，下層為敷銅介質(zhì)板102，圓環(huán)鋁片101通過介質(zhì)柱13和小套筒 19與敷銅介質(zhì)板102和金屬體14固定，安裝在金屬體14)正面，同時加蓋天線罩18，金屬體14背面為電橋盒體，盒體內(nèi)部安裝電橋印制板組件16，電橋印制板組件16與敷銅介質(zhì)板 102通過饋電纜17焊接連通，盒體上方安裝小蓋板15。接收子陣天線單元3通過金屬體14 與各自的底板連接，再通過各自底板與陣列天線的整體底板連接。接收用的天線單元3采用雙層耦合微帶天線形式，為了盡量做到小型化，微帶天線上層材料由金屬鋁片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的敷銅介質(zhì)板，下層則為傳統(tǒng)的微帶天線材料敷銅介質(zhì)板。天線采用兩點背向饋電形式進(jìn)行饋電，饋電點在下層圓形輻射貼片邊緣，兩饋電點到圓心連線成90度夾角。上層耦合貼片則用四個玻璃鋼介質(zhì)柱支撐固定。天線饋電是由去皮的同軸半剛性電纜來實現(xiàn)的，后端通過微帶板焊接90度電橋來實現(xiàn)圓極化，并且在兩路輸出端選擇左旋端口作為輸出端并焊接SMA輸出插座，另一端焊接50歐姆負(fù)載以匹配電路。 以上結(jié)構(gòu)組成了一個完整的接收天線單元，此單元有一個輸出接口。接收發(fā)射共用子陣天線單元5形式與接收子陣天線單元3相似，為了增加帶寬，增加了一層耦合貼片，即采用三層耦合微帶天線形式。下層微帶貼片材料為敷銅介質(zhì)板，天線同樣采用兩點背向饋電形式進(jìn)行饋電，饋電點在下層圓形輻射貼片邊緣，兩饋電點到圓心連線成90度夾角。上邊兩層均采用金屬鋁片，同樣用四個玻璃鋼介質(zhì)柱來固定支撐。天線饋電同樣是由去皮的同軸半剛性電纜來實現(xiàn)的，后端通過微帶板焊接90度電橋來實現(xiàn)圓極化，并且在兩路輸出端均接SMA插座作為輸出端，分別實現(xiàn)天線的左旋與右旋圓極化形式來完成發(fā)射與接收要求。以上結(jié)構(gòu)組成了一個完整的發(fā)射接收共用單元。此單元有兩個輸出接口。接收發(fā)射共用子陣天線單元5如圖3所示，采用三層耦合微帶天線形式，包括第一層金屬鋁片21、第二層金屬鋁片22、敷銅介質(zhì)板23、介質(zhì)柱對、天線罩25、小套筒沈、饋電纜27、電橋印制板組件28、小蓋板四和金屬體210，三層耦合微帶天線的上兩層為第一層金屬鋁片21和第二層金屬鋁片22，下層為敷銅介質(zhì)板23，第一層金屬鋁片21和第二層金屬鋁片22通過介質(zhì)柱M和小套筒沈與敷銅介質(zhì)板23和金屬體210固定，安裝在金屬體 210正面，同時加蓋天線罩25，金屬體210背面為電橋盒體，盒體內(nèi)部安裝電橋印制板組件 28，電橋印制板組件觀與敷銅介質(zhì)板23通過饋電纜27焊接連通，盒體上方安裝小蓋板29。 接收發(fā)射共用子陣天線單元5通過金屬體210與各自的底板連接，再通過各自底板與陣列天線的整體底板連接。整個天線陣尺寸約為1200mmX420mmX50mm，半功率角為 20°，用載波相位方式測量，測角精度可達(dá)到0.11°。每個天線單元采用單獨的底板設(shè)計，然后安裝在整陣底板里。每個天線單元背面都設(shè)計一個電橋以滿足寬頻帶軸比指標(biāo)。每個子陣含有一個或兩個功分器來合成信號。另外，天線背板內(nèi)還安裝有四個耦合器及高頻組件及一個30W功放。 天線陣采用微帶形式以降低天線剖面，并應(yīng)用耦合技術(shù)大量的展寬了帶寬，使天線陣在體積很小的情況下做到收發(fā)一體，并且各子陣無源增益可以達(dá)到14dB。兩天線陣相位中心間距誤差小于0.45mm。下行工作頻率1425 1535MHz，半功率角2~.5 20°，增益O 13dB，駐波比VSWR彡1. 5，極化RHC，輸出插座型式 SMA-50KFD，上行天線工作頻率1750 1850MHz，半功率角:2Θ0產(chǎn)20°，增益Ol4dB。接收天線六陣元通過一個一分六功分器合成；而接收發(fā)射共用的六陣元則通過兩個L頻段一分六功分器合成，一路用來接收，另一路用來發(fā)射。無論在空間上還是在后端網(wǎng)絡(luò)合成方面都進(jìn)行了仔細(xì)配相處理，天線陣的相位特性較一致。本實用新型未詳細(xì)說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
權(quán)利要求1.一種用于無人機(jī)測控的列陣天線，其特征在于采用平板結(jié)構(gòu)，由四個子陣組成，其中第一、第二和第四子陣為接收子陣(1)，第三子陣為接收發(fā)射共用子陣( 每個子陣包括六個天線單元，接收子陣(1)的六個天線單元通過一個一分六功分器(8)合成，接收發(fā)射共用子陣O)的六個天線單元通過兩個一分六功分器(8)合成，每個天線單元安裝在單獨的底板上，然后安裝在整陣底板里。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無人機(jī)測控的列陣天線，其特征在于所述的接收子陣天線單元03)采用雙層耦合微帶天線形式，包括圓環(huán)鋁片(101)、敷銅介質(zhì)板(102)、介質(zhì)柱(13)、金屬體(14)、小蓋板(15)、電橋印制板組件(16)、饋電纜(17)、天線罩(18)和小套筒(19)，雙層耦合微帶天線的上層為圓環(huán)鋁片(101)，下層為敷銅介質(zhì)板(102)，圓環(huán)鋁片(101)通過介質(zhì)柱(13)和小套筒(19)與敷銅介質(zhì)板(102)和金屬體(14)固定，安裝在金屬體(14)正面，同時加蓋天線罩(18)，金屬體(14)背面為電橋盒體，盒體內(nèi)部安裝電橋印制板組件(16)，電橋印制板組件(16)與敷銅介質(zhì)板(10 通過饋電纜(17)焊接連通，電橋盒體上方安裝小蓋板(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無人機(jī)測控的列陣天線，其特征在于所述的接收發(fā)射共用子陣天線單元(5)采用三層耦合微帶天線形式，包括第一層金屬鋁片(21)、第二層金屬鋁片(22)、敷銅介質(zhì)板(23)、介質(zhì)柱(24)、天線罩(25)、小套筒(洸)、饋電纜(27)、 電橋印制板組件(觀)、小蓋板09)和金屬體010)，三層耦合微帶天線的上兩層為第一層金屬鋁片和第二層金屬鋁片(22)，下層為敷銅介質(zhì)板(23)，第一層金屬鋁片和第二層金屬鋁片0 通過介質(zhì)柱04)和小套筒06)與敷銅介質(zhì)板和金屬體(210) 固定，安裝在金屬體(210)正面，同時加蓋天線罩(25)，金屬體(210)背面為電橋盒體，電橋盒體內(nèi)部安裝電橋印制板組件08)，電橋印制板組件08)與敷銅介質(zhì)板03)通過饋電纜 (27)焊接連通，電橋盒體上方安裝小蓋板09)。
專利摘要一種用于無人機(jī)測控的列陣天線，采用平板結(jié)構(gòu)，由四個子陣組成，包括三個接收子陣和一個接收發(fā)射共用子陣，每個子陣包括六個天線單元，接收子陣的六個天線單元通過一個一分六功分器組合成，接收發(fā)射共用子陣的六個天線單元通過兩個一分六功分器組合成，每個天線單元安裝在單獨的底板上，然后安裝在整體底板里。本實用新型每個天線單元采用單獨平板設(shè)計，最后安裝在整體底板內(nèi)，使整個天線結(jié)構(gòu)小、重量輕，能使用于無人機(jī)；本實用新型采用4子陣的天線列陣，測角精度為0.11°；本實用新型天線單元的上層采用金屬鋁片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的敷銅介質(zhì)板，減小了天線的結(jié)構(gòu)尺寸；本實用新型接收發(fā)射共用子陣天線單元采用三層耦合微帶天線形式，增加了一層耦合貼片，增加了帶寬。
文檔編號H01Q9/04GK201985253SQ201020699578
公開日2011年9月21日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者張亞祥, 金穎 申請人:北京遙測技術(shù)研究所