專利名稱：一種s波段寬頻帶寬波束飛行器天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種S波段寬頻帶寬波束飛行器天線技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種S波段寬頻帶寬波束飛行器天線，特別是涉及一種可用于S 頻段測(cè)控、控制、通信等相關(guān)國防領(lǐng)域的S波段寬頻帶寬波束飛行器天線。
背景技術(shù)：
[0002]某高速再入飛行器的遙測(cè)天饋系統(tǒng)由頭部遙測(cè)天饋和體部遙測(cè)天饋共同組成，天線可分別安裝于飛行器彈頭和彈體部位，其工作頻點(diǎn)都在S頻段，差別在60MHz左右。為滿足型號(hào)遙測(cè)需要可設(shè)計(jì)為開兩個(gè)天線窗口，兩個(gè)天線分別工作在頭遙頻點(diǎn)和體遙頻點(diǎn)。 也可以改進(jìn)設(shè)計(jì)，采用頭遙和體遙共用一個(gè)天線的方案，要求天線頻帶能夠覆蓋頭遙頻點(diǎn) f01 和體遙頻點(diǎn) f02, f02=f01- Δ f,A f 約為 60MHz。[0003]在本實(shí)用新型中，采用頭、體共用一個(gè)天線的設(shè)計(jì)方法，這種共用方法可以減少天線窗口。同時(shí)，型號(hào)提出滿足多發(fā)導(dǎo)彈同時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)備發(fā)射準(zhǔn)備和飛行的任務(wù)需求，要求多發(fā)導(dǎo)彈的S波段遙測(cè)設(shè)備能夠在不同遙測(cè)頻點(diǎn)工作，即彈上遙測(cè)設(shè)備能夠在一定頻率帶寬內(nèi)變換頻點(diǎn)的以適應(yīng)不同的作戰(zhàn)需求。綜合以上型號(hào)需求，S頻段遙測(cè)設(shè)備頭部遙測(cè)最高頻點(diǎn)和體部遙測(cè)最低頻點(diǎn)f2相差為IOOMHz左右，即天線必須覆蓋此帶寬。[0004]在同一個(gè)天線窗口下滿足頭部遙測(cè)和體部遙測(cè)頻率并滿足多發(fā)任務(wù)同時(shí)進(jìn)行的需要，作為遙測(cè)設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)S頻段遙測(cè)天線的研制提出了寬頻帶要求。遙測(cè)天線作用是接收地面遙測(cè)站發(fā)出的遙測(cè)信號(hào)，要求天線具有寬波束增益方向圖。[0005]天線共形安裝于飛行器表面，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕，便于與飛行器共形安裝，方便調(diào)試。由于載體飛行速度較快，射程長(zhǎng)，天線輻射口面覆蓋有14mm的防熱介質(zhì)天線窗，大大增加了天線研制的難度。[0006]經(jīng)分析，微帶天線是能夠滿足方向圖和結(jié)構(gòu)要求的天線型式。但是，普通微帶天線的帶寬較窄，覆蓋防熱層的S頻段微帶天線帶寬只有50MHz左右，不能滿足寬頻帶多頻點(diǎn)遙測(cè)天饋的需求。受到氣動(dòng)、防熱、重量、體積等綜合因素的嚴(yán)格限制，目前地面設(shè)備普遍采用的螺旋、陣子等寬頻帶寬波束天線形式，由于尺寸大、重量重，均無法滿足與飛行器表面共形安裝及小天線窗口尺寸的布局要求。[0007]因此亟需提供一種新型的S波段寬頻帶寬波束飛行器天線。發(fā)明內(nèi)容[0008]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種在高速飛行載體上，覆蓋防熱天線窗的安裝環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)一種寬頻帶寬波束小型微帶天線，天線能夠覆蓋頭部遙測(cè)和體部遙測(cè)頻點(diǎn)的同時(shí)滿足在一定頻帶內(nèi)變換遙測(cè)頻點(diǎn)的需求的S波段寬頻帶寬波束飛行器天線。[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種S波段寬頻帶寬波束飛行器天線，包括高頻插座、天線金屬底座、位于天線金屬底座之上的天線印制板、位于天線印制板之上的輻射貼片、以及罩于輻射貼片之上的天線窗；高頻插座的插針穿過天線金屬底座和天線印制板， 并在福射貼片上形成焊點(diǎn)。[0010]輻射貼片為長(zhǎng)方形，包括一對(duì)相互平行的長(zhǎng)邊a、b，和一對(duì)相互平行的短邊C、d ； 焊點(diǎn)與長(zhǎng)邊b的距離為11mm，焊點(diǎn)與短邊d的距離為13mm。[0011]輻射貼片的尺寸為42mmX39mm。[0012]天線印制板的中心與長(zhǎng)邊a的距離為23mm，天線印制板的中心與長(zhǎng)邊b的距離為16mm，天線印制板的中心與短邊c的距離為21mm，天線印制板的中心與短邊d的距離為 21mm。[0013]天線印制板的介電常數(shù)Er=2. 65，尺寸為79mmX 79mm，厚度為4mm。[0014]天線印制板為雙面覆銅板。[0015]高頻插座為長(zhǎng)插針插座TNC-50KFD26。[0016]輻射貼片與天線窗的下表面保持一定空氣間隙。。[0017]天線窗的厚度為14mm。[0018]I)本實(shí)用新型為單饋電點(diǎn)的探針饋電的微帶天線，重量輕，體積小，方便實(shí)現(xiàn)共形設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。天線具有寬波束增益方向圖，能夠滿足遙測(cè)天線方向圖需求。[0019]2)本實(shí)用新型采用單饋電點(diǎn)的微帶天線，饋電點(diǎn)位于對(duì)角線附近。利用微帶矩形貼片兩個(gè)正交的方向分別諧振在相應(yīng)頻點(diǎn)，使天線能夠在不同諧振頻帶上工作。兩個(gè)諧振頻帶相疊加，在一塊微帶天線貼片上形成較寬的帶寬。經(jīng)過設(shè)計(jì)后的天線帶寬相比傳統(tǒng)微帶天線展寬一倍以上，能在較寬頻帶內(nèi)的任意頻點(diǎn)工作。[0020]3)本實(shí)用新型采用天線上覆蓋有防熱天線窗，采用防熱天線窗與天線形成空氣腔的措施，輻射貼片與天線窗下表面保持一定空氣間隙，以減小介質(zhì)天線窗影響。并且對(duì)天線與天線窗進(jìn)行一體化建模仿真設(shè)計(jì)，調(diào)整天線參數(shù)，使天線各方面性能達(dá)到最優(yōu)。[0021]4)本實(shí)用新型經(jīng)過對(duì)天線實(shí)物性能測(cè)試和方向圖試驗(yàn)，表明天線能夠滿足飛行器天線安裝要求，天線帶寬達(dá)到120MHz以上，能夠滿足型號(hào)IOOMHz的帶寬需求。天線方向圖在天線法向±60°范圍內(nèi)的增益不小于OdB，滿足了寬波束增益方向圖的要求。[0022]5)綜上，本實(shí)用新型能夠滿足使用要求。本實(shí)用新型在一個(gè)天線上實(shí)現(xiàn)了頭部遙測(cè)和體部遙測(cè)天線共用同時(shí)能夠在一定范圍內(nèi)變換頻段，適應(yīng)了多發(fā)導(dǎo)彈同時(shí)作戰(zhàn)的需求。本設(shè)計(jì)減少了飛行器開窗，提高了彈體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)，避免了多發(fā)導(dǎo)彈同時(shí)作戰(zhàn)需進(jìn)行多個(gè)天線的研制，大大降低了成本。


[0023]圖I為天線安裝位置示意圖。[0024]圖2為天線和天線窗安裝示意圖。[0025]圖3為天線剖視圖。[0026]圖3為天線俯視圖。[0027]圖4為天線輻射貼片和焊點(diǎn)位置圖。[0028]圖中1為頭部天線，2為體部天線，3為彈頭艙段，4為彈體艙段，5為頭體共用遙測(cè)天線，6為天線，7為天線窗，8為空氣間隙，9為高頻插座；10—天線印制板，11為焊點(diǎn)，12 為輻射貼片，13為天線金屬底座，14為天線安裝法蘭，15為天線安裝螺釘孔，16為印制板安裝螺釘，17為彈體大面積防熱層，18為彈體金屬殼體，19為天線與彈體安裝螺釘。
具體實(shí)施方式
[0029]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。[0030]本實(shí)用新型是在高強(qiáng)度防熱天線罩窗口下，采用單饋電點(diǎn)的微帶天線，饋電點(diǎn)位于對(duì)角線上，利用微帶矩形貼片兩個(gè)正交的方向分別諧振在相應(yīng)頻點(diǎn)，使天線能夠在不同諧振頻帶上工作，兩個(gè)諧振頻帶相疊加，在一塊微帶天線貼片上形成較寬的帶寬，使天線能在很寬的頻帶內(nèi)的多個(gè)頻點(diǎn)上工作。采用防熱天線窗與天線形成空氣腔的措施，減小介質(zhì)影響；在設(shè)計(jì)過程中采用了天線與天線窗一體化建模的方式，進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化。[0031]本實(shí)用新型在一個(gè)天線上實(shí)現(xiàn)了頭部遙測(cè)和體部遙測(cè)共用，同時(shí)能夠在一定范圍內(nèi)變換頻段需求，適應(yīng)了多發(fā)導(dǎo)彈同時(shí)作戰(zhàn)的需求。本設(shè)計(jì)減少了飛行器開窗數(shù)量，提高了彈體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)，避免了多發(fā)導(dǎo)彈同時(shí)作戰(zhàn)需進(jìn)行多個(gè)天線的研制，大大降低了成本。[0032]本實(shí)用新型能夠滿足型號(hào)遙測(cè)天線需求。同時(shí)，它不僅可以作為飛行器遙測(cè)天線使用，通過頻率轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)還可以廣泛地應(yīng)用于飛行器測(cè)控、導(dǎo)航、通信等軍事領(lǐng)域，同時(shí)也可滿足地面測(cè)試設(shè)備使用需要，并已裝備部隊(duì)，具有很強(qiáng)的實(shí)用意義。[0033]具體來講，本實(shí)用新型包括高頻插座9、天線金屬底座13、位于天線金屬底座之上的天線印制板10、位于天線印制板10之上的輻射貼片12、以及罩于輻射貼片12之上的天線窗7 ;高頻插座9的插針穿過天線金屬底座13和天線印制板10,并在福射貼片12上形成焊點(diǎn)11，焊點(diǎn)11即為饋電點(diǎn)。[0034]天線印制板10為雙面覆銅板，其介電常數(shù)Er=2. 65，尺寸為79mmX 79mm，厚度為 4mm ο[0035]高頻插座9為長(zhǎng)插針插座TNC-50KFD26。[0036]福射貼片12為長(zhǎng)方形,尺寸為42mmX 39mm。包括一對(duì)相互平行的長(zhǎng)邊a、b,和一對(duì)相互平行的短邊c、d ;天線印制板的中心與長(zhǎng)邊a的距離為23mm，天線印制板10的中心與長(zhǎng)邊b的距離為16mm，天線印制板10的中心與短邊c的距離為21mm，天線印制板10的中心與短邊d的距離為21mm。兩個(gè)正交的方向諧振頻率貼片在X方向上諧振頻率略低于 f1； Y方向上諧振頻率略高于f2，兩個(gè)諧振頻率疊加，使天線在一塊微帶天線貼片上形成可以覆蓋&12的帶寬。見圖3。[0037]焊點(diǎn)11與長(zhǎng)邊b的距離為11mm，焊點(diǎn)11與短邊d的距離為13mm。見圖4。[0038]天線6上覆蓋有14mm厚的介質(zhì)天線窗7，見圖2。二者是唇齒相依的關(guān)系。天線窗和天線狀態(tài)(材料、尺寸)的變化共同作用會(huì)嚴(yán)重影響天線的電氣性能指標(biāo)，出現(xiàn)阻抗指標(biāo)失配、諧振點(diǎn)指標(biāo)偏移、駐波比指標(biāo)升高、方向圖指標(biāo)畸變等現(xiàn)象。為減小天線窗帶來的不利影響以及優(yōu)化天線方向圖，采用防熱天線窗與天線形成空氣腔8的措施，輻射貼片與天線窗下表面保持一定空氣間隙，通過天線與天線窗一體化設(shè)計(jì)(一體化理論計(jì)算、一體化仿真、一體化調(diào)試、一體化方向圖試驗(yàn))，優(yōu)化了天線性能，使天線6在天線窗環(huán)境下的各種性能達(dá)到最優(yōu)，以滿足總體對(duì)天線任務(wù)書提出的較高要求。天線印制板10上輻射貼片12 尺寸和饋電點(diǎn)位置是經(jīng)過大量理論計(jì)算、仿真計(jì)算、產(chǎn)品調(diào)試、方向圖試驗(yàn)確定的，天線本身難研制、易仿制。[0039]天線金屬底座13上有天線安裝法蘭14，法蘭上有天線安裝螺釘孔15 ;整個(gè)天線通過天線與彈體安裝螺釘19安裝固定于天線窗7的金屬殼體上，在進(jìn)行天線安裝法蘭14設(shè)計(jì)時(shí)候，要綜合考慮彈體大面積防熱層17、彈體金屬殼體18和天線窗7的結(jié)構(gòu)，在保證天線可靠安裝于彈體的同時(shí)，確保天線與天線窗7之間的空氣間隙8。
權(quán)利要求1.一種S波段寬頻帶寬波束飛行器天線，其特征在于包括高頻插座、天線金屬底座、位于所述天線金屬底座之上的天線印制板、位于所述天線印制板之上的輻射貼片、以及罩于所述輻射貼片之上的天線窗；所述高頻插座的插針穿過天線金屬底座和天線印制板，并在所述輻射貼片上形成焊點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種S波段寬頻帶寬波束飛行器天線，其特征在于所述輻射貼片為長(zhǎng)方形，包括一對(duì)相互平行的長(zhǎng)邊a、b，和一對(duì)相互平行的短邊c、d ;所述焊點(diǎn)與所述長(zhǎng)邊b的距離為11mm，所述焊點(diǎn)與所述短邊d的距離為13mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種S波段寬頻帶寬波束飛行器天線，其特征在于所述輻射貼片的尺寸為42mmX39mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種S波段寬頻帶寬波束飛行器天線，其特征在于所述天線印制板的中心與所述長(zhǎng)邊a的距離為23mm，所述天線印制板的中心與所述長(zhǎng)邊b的距離為16mm，所述天線印制板的中心與所述短邊c的距離為21mm，所述天線印制板的中心與所述短邊d的距離為21mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種S波段寬頻帶寬波束飛行器天線，其特征在于所述天線印制板的介電常數(shù)Er=2. 65,尺寸為79mmX 79mm,厚度為4mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種S波段寬頻帶寬波束飛行器天線，其特征在于所述天線印制板為雙面覆銅板。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種S波段寬頻帶寬波束飛行器天線，其特征在于所述高頻插座為長(zhǎng)插針插座TNC-50KFD26。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種S波段寬頻帶寬波束飛行器天線，其特征在于所述輻射貼片與天線窗的下表面保持一定空氣間隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種S波段寬頻帶寬波束飛行器天線，其特征在于所述天線窗的厚度為14mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種S波段寬頻帶寬波束飛行器天線，包括高頻插座、天線金屬底座、天線印制板、輻射貼片、天線窗；輻射貼片為長(zhǎng)方形，包括一對(duì)相互平行的長(zhǎng)邊a、b，和一對(duì)相互平行的短邊c、d；所述天線印制板的中心與所述長(zhǎng)邊a的距離為23mm，所述天線印制板的中心與所述長(zhǎng)邊b的距離為16mm，所述天線印制板的中心與所述短邊c的距離為21mm，所述天線印制板的中心與所述短邊d的距離為21mm。焊點(diǎn)與所述長(zhǎng)邊b的距離為11mm，所述焊點(diǎn)與所述短邊d的距離為13mm。本實(shí)用新型選擇單饋電點(diǎn)的探針饋電的微帶天線作為技術(shù)方案，滿足彈上遙測(cè)天線安裝要求、寬頻段和寬波束的基本需求。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK202817189SQ201220496839
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者鄭穎, 韓熒, 張寧, 王健, 李皓 申請(qǐng)人:北京航天長(zhǎng)征飛行器研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院