高强度双波段定向天线.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102610902 A (43)申请公布日 2012.07.25 C N 1 0 2 6 1 0 9 0 2 A *CN102610902A* (21)申请号 201210087815.9 (22)申请日 2012.03.29 H01Q 1/36(2006.01) H01Q 1/42(2006.01) H01Q 5/01(2006.01) H01Q 15/14(2006.01) H01P 1/203(2006.01) (71)申请人东南大学 地址 210096 江苏省南京市四牌楼2号 申请人中电科技扬州宝军电子有限公司 中国人民解放军总装备部南京军事 代表局 (72)

2、发明人曹振新 王安宁 沙本桂 (74)专利代理机构江苏圣典律师事务所 32237 代理人程化铭 (54) 发明名称 高强度双波段定向天线 (57) 摘要 一种高强度双波段定向天线，包括：金属反 射腔，在金属反射腔内设有微带板，在微带板上设 有多工器，在多工器的主路上连接有同轴电缆，在 多工器的第一支路及第二支路上分别连接有第一 辐射振子及第二辐射振子，在第一辐射振子及第 二辐射振子上包覆有实心天线罩，所述的第一辐 射振子及第二辐射振子采用空心帆形单极金属振 子，所述空心帆形单极金属振子由第一金属直条、 第二金属直条及弧形金属条组成，第一金属直条、 第二金属直条及弧形金属条首尾相接，并且，第一

3、金属直条、第二金属直条及弧形金属条形成的三 个角为锐角,在空心帆形单极金属振子设置或直 接焊接金属块，形成内外城垛式结构。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 7 页 1/1页 2 1.一种高强度双波段定向天线，其特征在于，包括：金属反射腔（8），在金属反射腔（8） 内设有微带板（6），在微带板（6）上设有多工器（11），在多工器（11）的主路（11-3）上连接 有同轴电缆（9），在多工器（11）的第一支路（11-1）及第二支路（11-2）上分别连接有第一辐 射振子（

4、2）及第二辐射振子（3），在第一辐射振子（2）及第二辐射振子（3）上包覆有实心天 线罩（1），所述的第一辐射振子（2）及第二辐射振子（3）采用空心帆形单极金属振子，所述 空心帆形单极金属振子由第一金属直条、第二金属直条及弧形金属条组成，第一金属直条、 第二金属直条及弧形金属条首尾相接，并且，第一金属直条、第二金属直条及弧形金属条形 成的三个角为锐角。 2.根据权利要求1所述的高强度双波段定向天线，其特征在于，在空心帆形单极金属 振子设有金属块（12）。 3.根据权利要求1所述的高强度双波段定向天线，其特征在于，在金属反射腔（8）设有 阶梯形通孔（4）且阶梯形通孔中的大孔位于金属反射腔（8）的内

5、侧，所述实心天线罩（1）延 伸进入并充实于阶梯形通孔（4）中。 权 利 要 求 书CN 102610902 A 1/3页 3 高强度双波段定向天线 技术领域 0001 本发明涉及一种适于飞行载体的内外城垛式高强度双波段定向天线，其典型工作 频段为P波段和L波段，垂直极化工作，具有增益高、驻波小、效率高、双波段工作，主要应用 于各种不同的飞行载体身份的识别系统、通讯系统等。 背景技术 0002 目前，民航系统中都安装了便于空中交通管制的识别系统；欧美发达国家的各式 军用战机中都装备了基于西方体制的敌我识别系统，其主要工作波段为L波段；俄罗斯等 国家的各式军用战机中则装备了基于东方体制的敌我识别系

6、统，其主要工作波段为P波 段；而还有一些工作的战机中则同时安装了基于西方体制和东方体制的敌我识别系统，显 然其工作波段同时包含了L波段和P波段，并且要求两个波段接口兼容。这些系统属于无 线通信装备，天线属于关键设备之一。 0003 此外，应用于这些系统的天线一般安装于飞机蒙皮的表面。当然飞弹也有通信控 制系统，也需要配置天线才能工作。对于这类高速飞行载体，对天线都有相似的要求，即天 线要求结构强度好、耐高低温、尺寸小、电性能好等。 0004 现有的天线要么只能工作于西方体制系统，要么只能工作于东方体制系统，而没 有同时能够兼容两种体制的天线系统，且该种天线的天线罩不是采用模具浇铸成形，该种 天

7、线的缺点是结构强度低、尺寸大、带宽窄、增益较低，只能工作于一个波段。 发明内容 0005 本发明提供一种能够改善天线的带宽并能显著强化天线整体结构强度的飞行载 体用高强度双波段定向天线。 0006 本发明采用如下技术方案： 一种高强度双波段定向天线，包括：金属反射腔，在金属反射腔内设有微带板，在微带 板上设有多工器，在多工器的主路上连接有同轴电缆，在多工器的第一支路及第二支路上 分别连接有第一辐射振子及第二辐射振子，在第一辐射振子及第二辐射振子上包覆有实心 天线罩，所述的第一辐射振子及第二辐射振子采用空心帆形单极金属振子，所述空心帆形 单极金属振子由第一金属直条、第二金属直条及弧形金属条组成，

8、第一金属直条、第二金属 直条及弧形金属条首尾相接，并且，第一金属直条、第二金属直条及弧形金属条形成的三个 角为锐角，在空心帆形单极金属振子设置或直接焊接金属块，形成内外城垛式结构。 0007 与现有技术相比，本发明具有如下优点： （1）本发明中天线辐射部分由两个空心帆形单极金属振子构成，这种天线辐射结构不 仅可以改善天线的带宽，双波段工作，同时也显著加强了天线整体结构强度。 0008 （2）采用金属反射腔并在金属反射腔上设置阶梯形通孔且阶梯形通孔中的大孔位 于金属反射腔的内侧，所述实心天线罩延伸进入并充实于阶梯形通孔中，换句话说，在本制 备发明时，该结构能使高温实心天线罩介质流体直接流动到金属

9、反射腔的下平面，最大程 说 明 书CN 102610902 A 2/3页 4 度的保证天线罩、辐射振子和金属反射腔的牢固结合，使得本发明的整体强度得以提高。 0009 实心天线罩利用模具采用高温高压浇铸成型工艺，其材质采用具有高强度、温度 特性好的介质材料，保证该天线罩具备高强度、耐高温和低温；同时，有利于缩小天线的整 体尺寸。 0010 （3）采用微带板设计了具有带内差损小、隔离度高的多工器，安全于金属腔的内 侧，使得两个支路和一个主路都具有很好的驻波特性。 0011 （4）在空心帆形单极金属振子设置或直接焊接金属块，形成内外城垛式结构，这种 结构与未设置金属块的本发明的其他技术方案相比，能

10、够进一步提高天线的整体强度和拓 展天线工作带宽。 附图说明 0012 在结合附图阅读描述后，本发明的上述目的、其它特征和优点都会更明显，其中： 图1是本发明结构图的前视图。 0013 图2是本发明结构图的侧视图。 0014 图3是本发明结构图的俯视图。 0015 图4是本发明结构图中的多工器示意图。 0016 图5是本发明中多工器主路驻波图。 0017 图6是本发明中多工器第一支路驻波图。 0018 图7是本发明中多工器第二支路驻波图。 0019 图8是本发明第一辐射振子的驻波图。 0020 图9普通的与第一辐射振子等长度的圆柱形单极子天线的驻波图。 0021 图10是本发明第二辐射振子的驻波

11、图。 0022 图11普通的与第二辐射振子等长度的圆柱形单极子天线的驻波图。 0023 图12是本发明天线P波段的辐射方向图。 0024 图13是本发明天线L波段的辐射方向图。 具体实施方式 0025 一种高强度双波段定向天线，包括：金属反射腔8，在金属反射腔8内设有微带板 6，在微带板6上设有多工器11，在多工器11的主路11-3上连接有同轴电缆9，在多工器11 的第一支路11-1及第二支路11-2上分别连接有第一辐射振子2及第二辐射振子3，在第一 辐射振子2及第二辐射振子3上包覆有实心天线罩1，所述的第一辐射振子2及第二辐射振 子3采用空心帆形单极金属振子，所述空心帆形单极金属振子由第一金

12、属直条、第二金属 直条及弧形金属条组成，第一金属直条、第二金属直条及弧形金属条首尾相接，并且，第一 金属直条、第二金属直条及弧形金属条形成的三个角为锐角。在本实施例中， 在空心帆形单极金属振子设有金属块12，所述金属块12的形状不限，可以是矩形、正 方形或者三角形等结构；在金属反射腔8设有阶梯形通孔4且阶梯形通孔中的大孔位于金 属反射腔8的内侧，所述实心天线罩1延伸进入并充实于阶梯形通孔4中，阶梯形通孔4的 形状和数量不限，可以是单个或者多个矩形、椭圆形等形状的阶梯形通孔。 0026 本发明可以采用以下制备工艺来制造本发明的一种适于飞行载体的高强度双波 说 明 书CN 102610902 A

13、3/3页 5 段定向天线，具体步骤如下：首先根据实心天线罩和天线反射地结构开设模具，把天线反射 地、一对天线辐射振子放置于模具中，同时在模具上通过小孔注入流体状实心天线罩介质 材料，材料注满整个模具后，进行冷却，最后去除模具即得到一体化天线。 0027 下面参照附图，对本发明的一个优选实施例的进行更为详细的说明。 0028 该实施例是一种用于基于东方体制和西方体制的敌我识别识别系统等设备的天 线，其工作在两个波段，分别为P波段的580MHz-620MHz和L波段的980MHz-1060MHz，增益 大于4dB，采用的结构如图1所示， 即以空心帆形单极金属振子构成辐射振子，金属反射腔8上具有三个

14、椭圆透孔构成， 实心天线罩1采用高强度塑料材料构成，多工器11由微带板构成，多工器11的两个支路 分别为端口11-1和端口11-2，多工器11的主路为端口11-3并作为天线外接端口。该天 线中多工器的主路11-3驻波如图5所示，该图表明天线主路的工作在双波段，驻波小于 2的频带部分包括了P波段的560MHz-640MHz和L波段的960MHz-1080MHz，完全满足设 计要求；该多工器的第一支路11-1驻波如图6所示，该图表明支路工作在单波段，驻波小 于2的频带部分包括了P波段的560MHz-620MHz，完全满足设计要求；该多工器的第二支 路11-2驻波如图7所示，该图表明该支路工作在单波

15、段，驻波小于2的频带部分包括了L 波段的960MHz-1080MHz，完全满足设计要求；第一辐射振子的驻波如图8所示，该图表明 驻波小于2的频段部分包括了P波段的530MHz-650MHz，而普通等长度的圆柱形单极子天 线的驻波如图9所示，两者相比，本发明中的第一辐射振子的驻波带宽要宽，并且驻波更 小；第二辐射振子的驻波如图10所示，该图表明驻波小于2的频段部分包括了L波段的 900MHz-1260MHz，而普通等长度的圆柱形单极子天线的驻波如图11所示，两者相比，本发 明中的辐射振子的驻波带宽要宽，并且驻波更小。 0029 两个波段的典型频率对应的增益均大于4.5dB，对应第一辐射振子的辐射

16、方向图 如图12所示，对应第二辐射振子的辐射方向图如图13所示（参考反射地的直径为60cm）。 0030 尽管本发明已经参照附图和优选实施例进行了说明，但是，对于本领域的技术人 员来说，本发明可以有各种更改和变化。本发明的各种更改、变化，和等同物有所附的权利 要求书的内容涵盖。 说 明 书CN 102610902 A 1/7页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102610902 A 2/7页 7 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102610902 A 3/7页 8 图4 图5 说 明 书 附 图CN 102610902 A 4/7页 9 图6 图7 图8 说 明 书 附 图CN 102610902 A 5/7页 10 图9 图10 说 明 书 附 图CN 102610902 A 10 6/7页 11 图11 图12 说 明 书 附 图CN 102610902 A 11 7/7页 12 图13 说 明 书 附 图CN 102610902 A 12