专利名称：特高频平面天线阵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信对抗领域中的一种特高频平面天线阵，特别适用于宽频带、大功率、高增益、机动性强的通信对抗设备作天馈线系统天线阵装置。
目前在通信对抗领域中常用的宽频带，大功率、高增益天线由背射模螺旋作馈源的反射面天线和螺旋单元天线阵。背射模螺旋馈源天线，这种天线虽然设计简便，遮档小，但是反射面天线的尺寸大，重量很重，特别作机动性通信对抗设备，设备的车载站运输不便，机动性能差。另外背射模螺旋馈源天线制作有难度，特别是保证双园极化有相同性能难度更大。螺旋单元天线这种天线虽然螺旋单元较轻，设计成熟，阵面尺寸不是很大，但是天线是收发分开，分装在车载设备上，使造价提高。另外天线的阵列高，影响天线强度，抗风荷等能力。只能单一园极化馈电，要求的工作频带宽度达到了螺旋天线带宽的极限理论值，参数设计难于优化。
本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种收发共用、双园极化的特高频平面天线阵，本实用新型具有结构馈电简单，制作与维修方便，重量轻，尺寸小，风荷小、造价低，性能可靠等特点。
本实用新型的目的是这样实现的它由16至64个平板天线阵元1、反射面2、天线骨架3、16至64个中心筒4、功分器5、馈线电缆12、定向耦合器13组成。其中16至64个背腔天线阵元1构成阵列式天线阵，16至64个平板天线阵元1方格式排列结构，16至64个中心筒4方格式排列结构，16至64个中心筒4横向与纵向之间用紧固件通过天线骨架3连接成整体天线框架结构，反射面2用紧固件固定在天线骨架3上，16至64个平板天线阵元1用紧固件分别固定在16至64个中心筒4上，功分器5和定向耦合器13用紧固件固定在天线骨架3上，馈线电缆12一端分别与16至64个平板天线阵元1中板振子连接，另一端分别与功分器5入端连接，功分器5出端通过馈线电缆12与定向耦合器13入端连接，定向耦合器13出端通过馈线电缆12与外接功放级连接，天线骨架3背面中心部用紧固件固定在天线的方位俯仰机构天线座上。
本实用新型的目的还可以通过以下措施达到本实用新型16至64个平板天线阵元1由板振子6、匹配盘7、连接园板8、匹配罩9、4根支撑铝管10、法兰盘11组成，其中板振子6由4片铝板构成平面十字交叉正交偶极子振子，板振子6用紧固件固定在连接园板8上，构成十字形整体结构，匹配盘7粘接固定在匹配罩9上，匹配罩9用紧固件固定在板振子6正面中心上，4根支撑铝管10上端焊接小法兰盘后分别用紧固件与板振子6背面固定连接，4个支撑铝管10下端用紧固件与法兰盘11固定连接，每个平板天线阵元1的法兰盘11用紧固件固定在中心筒4上，馈线电缆12穿过支撑铝管10管道后一端与板振子6中心内端连接，另一端与功分器5入端连接。
本实用新型相比背景技术有如下优点1.本实用新型采用反射面2作天线的反射器，控制激励元辐射的方向图，使天线辐射的水平和垂直极化波的波束宽度接近相同，提供更大口径有效面积，减小了天线的尺寸，把反射器制作成金属孔化结构，减轻天线重量和减小抗风荷能力。
2.本实用新型平板天线阵元1中的板振子6制作成十字交叉振子结构，因此能满足宽频带，而且能同时得到两个正交极化波，实现收发天线共用，简化了设备，减低了制作成本和价格。
3.本实用新型提高每个平板天线阵元1功率输出，使天线实现高增益，大功率，同时本实用新型还具有结构和馈电简单。制作与维修方面，性能可靠，特别适合车载等机动通信对抗场合作天线装置。
以下结合附图和实施例对本实新型作进一步详细描述。
图1是本实用新型安装结构主视示意图。
图2是本实用新型安装结构左视示意图。
图3是本实用新型平板天线阵元1的结构示意图。
参照图1、图2、图3，本实用新型由16至64个平板天线阵元1、反射面2、天线骨架3、16至64个中心筒4、功分器5、馈线电缆12、定向耦合器13组成。其中16至64个平板天线阵元1构成阵列式天线阵，方格式排列结构，实施例由32个平板天线阵元1构成6×6方格式排列结构，实际安装时，去掉四个角的平板天线阵元1，使天线更美观，因此由32个阵元构成。本实用新型每个平板天线阵元1由板振子6、匹配盘7、连接园板8、匹配罩9、4根支撑铝管10、法兰盘11组成，其中板振子6由4片铝板构成平面十字交叉正交偶极子振子，这种平面十字交叉振子方式能同时得到两个正交极化波，在收发功放前用一个定向耦合器可以将这两个正交极化波合成两个园极化波。板振子6用紧固件固定在连接园板8上，构成十字形整体结构，其作用是激励反射面并控制所需的功率电平，优点是便于固定和控制阻抗特性，平面正交偶极子天线可以等效为中心馈电的园柱天线，实施例4片板振子6采用市售1.5毫米厚、长×宽为200×50毫米的铝板材料机加工而成，连接园板8采用玻璃钢材料制作成外径450毫米，内径430毫米，厚度3毫米的玻璃钢园环件结构。本实用新型匹配盘7粘接固定在匹配罩9上，匹配罩9用紧固件固定在板振子正面中心上，匹配盘7作用是相当于天线顶部加载，提高单元天线本身增益，使整个天线阵获得较高的增益。实施例匹配盘7采用市售0.5毫米厚，直径为φ20毫米的铝板材料粘贴在匹配罩9上，匹配罩9采用玻璃钢材料制作而成，盖罩在板振子6的中心，并用螺钉固定。本实用新型平面十字交叉的板振子6每片板振子内端由支撑铝管10支撑，4根支撑铝管10上端焊接小法兰盘后用紧固件与板振子6背面固定连接，起到支撑板振子6作用，同时与两对板振子6连接的两根馈线电缆12，上端分别与板振子6中心内端交叉连接后分别穿过两根支撑铝管10管道，另一端与功分器5入端连接，4根支撑铝管10下端用紧固件与法兰盘11固定连接，实施例4根支撑铝管10采用市售直径为φ20毫米、长为60毫米的铝管制作而成，法兰盘11用3毫米厚的铝板自制加工而成，每个平板天线阵元1的法兰盘11用紧固件固定在中心筒4上。
本实用新型16至64个中心筒4横向与纵向之间用紧固件通过天线骨架3连接成整体天线框架结构，中心筒4的作用是保证每个背腔天线阵元1的安装精度和强度，因此每个平板天线阵元1下面都有一个中心筒4支撑，实施例同样设计制作36个中心筒4，36个中心筒4也是方格式排列，并且制作时方格中心的中心筒4最高，方格外圈的中心筒4最低，从内到外成坡形分布。每两个中心筒4横向与纵向之间都有天线骨架3连接成为空间桁架，即有6条纵梁，6条横梁，6条横梁构成天线的主力骨架，平面桁架的方格中还有斜拉杆保证结构的稳定性，这种桁架结构同时也有利于减轻天线重量。实施例中心筒4采用市售直径φ40毫米粗的铝管制作而成，天线骨架3采用市售30×30毫米的角铝材料机加工而成，有利用减轻天线整体重量。
本实用新型反射面2用紧固件固定在天线骨架3上，实施例16至64个平板天线阵元1共用一张整体反射面板，反射面2起到反射腔作用，可以控制激励天线阵元辐射的方向图，使天线辐射的水平和垂直极化波的波束宽度接近相同，从而提供更大的口径有效面积。反射面2采用市售1.2毫米厚的铝板材料制作，表面打孔构成孔化结构，以减轻重量和减小风荷，使天线更为美观。
本实用新型功分器5和定向耦合器13用紧固件固定在天线骨架3上，实施例由4组功分器5构成，16至64个平板天线阵元1中板振子通过馈线电缆12与4组功放器5入端连接，4组功分器5出端通过馈线电缆12与定向耦合器13连接，定向耦合器13出端通过馈线电缆12与外接功放级连接。每个正交平板振子采用两个巴伦结构，分别给正交板状偶极子进行平衡馈电，定向耦合器13可以将两个正交极化波合成两个园极化波，用一副天线实现两种园极化，从而大大简化了设备，节省经费。实施例功分器5采用带状线功分器自制而成，定向耦合器13采用市售3dB定向耦合器制作，馈电线电缆12均采用市售同轴馈线电缆制作。
本实用新型简要工作原理如下平板天线阵元1是用反射面2平面口面上以90°相位差馈电的正交偶极子板振子6来激励整个平面反射器，如果交叉偶极子产生的是右或左旋辐射场，那么天线的散射场就是右或左旋园极化波。场的方向图、射速宽度、增益都与反射器口径尺寸有关，当反射器的整个口径被激励后，便可提供比单个平板天线大得多的有效口径面积，从而达到了整个天线阵的高增益。
权利要求1.一种由反射面(2)、天线骨架(3)、16至64个中心筒(4)、功分器(5)、馈线电缆(12)、定向耦合器(13)组成的特高频平面天线阵，其特征在于还有16至64个平板天线阵元(1)构成阵列式天线阵，16至64个平板天线阵元(1)方格式排列结构，16至64个中心筒(4)方格式排列结构，16至64个中心筒(4)横向与纵向之间用紧固件通过天线骨架(3)连接成整体天线框架结构，反射面(2)用紧固件固定在天线骨架(3)上，16至64个平板天线阵元(1)用紧固件分别固定在16至64个中心筒(4)上，功分器(5)和定向耦合器(13)用紧固件固定在天线骨架(3)上，馈线电缆(12)一端分别与16至64个平板天线阵元(1)中板振子连接，另一端分别与功分器(5)入端连接，功分器(5)出端通过馈线电缆(12)与定向耦合器(13)入端连接，定向耦合器13出端通过馈线电缆(12)与外接功放级连接，天线骨架(3)背面中心部用紧固件固定在天线的方位俯仰机构天线座上。
2.根据权利要求1所述的特高频平面天线阵，其特征在于16至64个平板天线阵元(1)由板振子(6)、匹配盘(7)、连接园板(8)、匹配罩(9)、4根支撑铝管(10)、法兰盘(11)组成，其中板振子(6)由4片铝板构成平面十字交叉正交偶极子振子，板振子(6)用紧固件固定在连接园板(8)上，构成十字形整体结构，匹配盘(7)粘接固定在匹配罩(9)上，匹配罩(9)用紧固件固定在板振子(6)正面中心上，4根支撑铝管(10)上端焊接小法兰盘后分别用紧固件与板振子(6)背面固定连接，4个支撑铝管(10)下端用紧固件与法兰盘(11)固定连接，每个平板天线阵元(1)的法兰盘(11)用紧固件固定在中心筒(4)上，馈线电缆(12)穿过支撑铝管(10)管道后一端与板振子(6)中心内端连接，另一端与功分器(5)入端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种特高频平面天线阵,它由平板天线阵元、反射面、天线骨架、中心筒、功分器、定向耦合器等部件组成。采用平面口面上以90°相位差馈电的正交偶极子来激励整个阵面,获得双圆极化电波,提高天线阵元增益使天线阵获得大功率、高增益性能,用一副天线实现两种圆极化的收发共用,因此本实用新型结构和馈电简单,制作与维修方便、重量轻、造价低、风荷小,性能可靠,特别适合机动性强的通信对抗设备作平面天线阵装置。
文档编号H01Q21/00GK2487123SQ0121837
公开日2002年4月17日 申请日期2001年3月28日 优先权日2001年3月28日
发明者李渠塘, 黄建军, 杨冰, 聂兰军, 张银凤, 刘杰, 和峰, 赵志梁 申请人:信息产业部电子第五十四研究所