专利名称：超短波全频段组合机载天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大型复杂飞行器机载天线，具体地说，涉及与相应频段机 载电台或数传设备配套完成空地、空空通信或数传机载超短波全向天线。
背景技术：
装于飞机上的天线结构，其功能和性能不同于一般的工程结构，它不仅要 天线的电性能要求，而且要满足重量要求以及外形尺寸、接口关系、结构形式 的要求，还要受到气动性能和荷载条件的限制和约束。必须尽最大可能达到装 机设备的重量要求并尽最大可能减轻重量。飞机或其它飞行器的气动性能要求 与天线频段波长特征是相互背离的一对矛盾，就是说装载在飞行器上的机载天 线的几何尺寸不能太大，否则不能满足气动性能要求，但天线的电信能要求天 线的几何尺寸则不可太小。特别是在超高频的低频段和甚高频范围内，往往因
尺寸所限，天线尺寸相应<<入/4，输入阻抗呈明显的电抗特征，天线增益很 低不说，最困难的问题是难以实现阻抗匹配。因此目前用于装于飞机上，特别 是直升机上的刀形天线一直未能解决这一问题。空军重点型号工程曾因这类天 线特性低频段增益低，致使空空通讯距离达不到指标要求而影响工程的设计定 型。这种外形呈刀片状流线体的机载刀形通讯天线，由固定在机体上的基座、 外形呈刀片状流线体的天线辐射体，中间绝缘垫圈和下部外套筒构成。外套筒 内的同轴线分别与输入输出插座和有源天线辐射体相连。此外还有一种类似所 述情况的机载刀形通讯天线是将单层板反射面板夹层板结构或将蜂窝夹层结构 夹于天线整流罩之间构成的无源天线，以及美国"阿帕奇"直升机的旋翼轴顶 上安装的天线罩为扁圆形，直径132厘米，高76厘米的"长弓"雷达天线整流 罩都是这样的天线结构。其主要缺陷是不能实现超高频的低频段和甚高频范围 内的兼容。
目前武装直升机使用的微带天线结构天线，其形状结构采用形如美国"阿帕奇"直升机上安装的扁圆形天线罩和天线辐射器。该天线主要由内置双面反 射面板的天线辐射器和天线罩组成。该天线仅有一个微带天线频率高端。而仅
用一个微带天线是难以对全频段进行覆盖的。因此该天线不能满足规定的全向 辐射和增益要求，通信能力十分有限。
本发明是对上述现有技术的进一 步改进和发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种可串入加载电路引入新的驻波场，能够与天线输 入端原有的驻波场相抵消避免高低频段相互干扰，能够对超短波高低频段兼容， 全频段覆盖的超短波全频段组合机载天线。
为了达到上述目的，本发明提供的一种超短波全频段组合机载天线，包括，
一个装配在天线整流罩内组成的108 400MHZ频段微带天线结构，其特征在于， 在所述108 400MHZ频段微带天线整流罩之上，还组合装配有至少一个与其平 行电连接的30 88 MHZ频段天线辐射器，从而组成上下超短波高低频段天线组 合结构。
本发明所述的天线辐射器电连接有低频延展电路。
本发明所述的低频延展电路是一个相互串联接的串联环路塔层电路或螺旋 盘升的螺旋天线电路。
本发明所述的串联环路之间还串联接有串联加载电路。
本发明所述的30 88 MHZ频段天线辐射器是由低频延展电路串联加载电路 组成的低频延展电路天线。
本发明所述全微带天线结构天线的双面复铜反射面板上制有被切断的隔断 带，隔断带间串联有将隔断反射面板联通的加载电路。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
现代天线理论对于"加载天线"多有论述，但在机载天线上未见有串联加载 技术在机载天线的应用实例。本发明根据具体情况确定的将天线平板从中切断 隔成导电段并在其中串入加载电路，引入新的驻波场，可引入一定的电抗分量 以适应不同的匹配情况之所需，与其天线输入端原有的驻波场相抵消，不会产
生使电场信号迅速衰减的水平极化场，而只有不易产生极化电流的垂直极化场， 从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。本发明采用双层加顶积
木式串联结构的优化组合和工字型头部的接地隔离盘，不仅进一步改善了天线 的低频特性和将微带天线波瓣压縮，增加了微带天线和低频延展电路天线的隔 离，而且极大程度地避免了上下两平行天线高低频段的相互牵制和干扰，提高 了高低端电参数性能，使飞行器气动性能要求与天线频段波长特征两者相互背 离这一对矛盾的统一体达到了完美的统一。本发明高频段采用全微带天线作为 天线辐射器，低频段采用串联环路加载天线或螺旋天线组合，进一步縮小了天 线尺寸，提高了机载特性增益(谈不上低频端)改善了阻抗匹配特性。该串联 环路圈层组成的环路塔层延展电路天线阵，行波相连，随频率而变化，能在较 宽的频带上自动调整到最佳端射条件，使低频延展电路天线的频带变得更宽。 轴线方向上产生的圆极化场辐射或接收圆极波，轴比接近l，电压驻波亦很小，
方向图形状基本不变，而且明显改善了 30 88MHZ频段的电参数，进一步提升 了 30 88MHZ频段增益，获得了满意的方向特性和阻挠特性。本发明全微带天 线与低频延展电路天线有相同的高端部分。组合构成的30 88MHZ频段与108 400MHZ频段两线组合，经西安电子科技大学天线与电磁散射研究所测试证明， 通信距离达100公里以上。全方位无零点，其超短波低频增益较之原型天线提 高13dB以上，辐射功率约为原天线辐射功率的20倍，空空通讯距离提高4倍 以上，与同类天线相比其增益普遍提高3 5dB。该串联环路塔层低频延展电路 原理可以由基本振子辐射功率的公式得到进一步的理解。基本振子的辐射功率 <formula>formula see original document page 5</formula>(式中I—为振子的电流幅度，l一为振子天线的几何长度， 入一为工作波长)由此可以看出，Peoc|l|， Psoc (〃A)。串联环路加载电路是 根据长线理论，当天线高度<formula>formula see original document page 5</formula>时，电流幅度有最大值，因此，/ t —11| t ，
同时/1 — 〃A t ，这时其辐射功率p"每成指数规律大幅上升。此时，如增加天
线电流流经的路程，就等于提高了天线长度U既减少了天线振子高度，又缩短 了等效传输线的长度，提高了阻抗匹配带宽，实现全方向I FF和ATC发射和 接收。它能瞬时覆盖全方位的角度，对周围目标雷达信号的实时截获概率为100%。
图l是本发明的构造全剖视示意图。
图2是图1的A-A向剖视左视图。 图3是图1的俯视图。
图4是本发明制在低频延展头部天线整流罩表面的一种加载低频延展电路 结构的立体状态示意图。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所 述的实施例范围之中。所有这些构思应视为本技术所公开的内容和本发明的保 护范围。
具体实施例方式
图1 图3描述了由非金属绝缘体制成的扁圆形天线罩，由金属导体制成的 反射面板，制造组成的超短波全频段组合机载天线17。它是一个以双层加顶的 积木式串联结构，也是一个由上下超短波高低频段天线组合结构的实施例。其 中， 一个带有底座6和高频输出插座5，内夹装有单层板16双面复铜反射面板 20的天线整流罩15，是具有相当于现有技术装配在微带天线整流罩15内组成 108 400MHZ频段微带天线的结构形式。其天线整流罩内置有一块非金属夹层板 结构的等效单层板16，垂直插入在天线整流罩15的单层板16上复有与现有技 术相同的双面复铜板反射面板20，构成天线辐射体电路主板4。其特殊之处是， 双面复铜反射面板20的上部切有隔断带14。反射面板20被切断成上下两部导 电层，并由中间串联的加载电路7将其联通。位于上段的导电层的延伸弯边复 铜板8电连接下顶盘电导体3。通过其铝质角形连接器或其他机械方式电连接于 微带天线整流罩15之上的工字型头部。工字型头部有一个相当于接地隔离盘的 顶盘电导体1。顶盘电导体1下部连接有与微带天线整流罩15形状大小基本相 同的非金属天线整流罩18，构成可方便地拆卸下的低频延展头部。
在天线整流罩18内孔12的内腔孔壁表面上制有通过光刻制成的串联复铜
环路带2。每个环路带相当于一个平面线圈，形成自下而上螺旋盘升层叠的环路
圈层。复铜环路带2通过图中连接带13连接，将平面线圈串联组成塔层环路圈
层，形成环路天线阵。为加工上的方便，不排除将所述串联环路圈层制作在所 述天线整流罩18的外部表面。在串联环路圈层的末端环带同样可以制有延伸搭
连接于上顶盘电导体1铜片11，通过铜片11弯边搭接于压在非金属天线罩的弯 边盘面上，导通上下天线的电连接。由复铜环路带2组成的串联环路之间至少 串联接有两个集总参数的加载电路9、加载电路10。这样，加载电路和串联复 铜环路带2组成塔层环路圈就构成了本发明的加载低频延展电路。低频延展电 路和上顶盘电导体7 —起构成低频延展头部天线整流罩。双层积木式串联重叠 的非金属天线整流罩15、18可以通过角形铝质连接件连接组合。天线整流罩15、 18是承受飞机气动载荷的重要部件。所以天线整流罩可以选用耐热性好，介电 性能好，透波率高的环氧树脂玻璃纤维制作。其形状可以是分为两半对称的非 金属扁圆形结构，也可以是多边形，还可以是两半对称的梯形组合，外形尽量 满足空气动力形状和流线几何形状为最佳。其外形选用流线型结构，材质可以 选用其比强度高、透波性能好的玻璃钢或环氧树脂玻璃纤维等复合材料，预浸布 蒙皮，中高温加压成型，外涂覆黑色防静电漆。本实施例优选高强度环氧玻璃钢， 以达到天线结构重量最轻。为工艺上的方便，天线整流罩可以通过无缝对接组 成整体流线型结构。以减少飞行阻力，满足气动性能和能够防冰，防雪，防盐雾， 防油和防大多数普通的化学烟雾。
在本实施例描述的微带天线和低频延展电路天线组成的上下超短波全频段 机载天线组合结构中，对于低频段，微带天线相当于一段传输线。对于高频段， 加载电路相当于低通滤波器，且呈现高阻。
天线工作时，电流从高频插座5输入一天线辐射体电路主板4—加载电路 19，一天线辐射体电路主板4上部一弯边复铜板8—下顶盘电导体3—串联复铜 环路带2和加载电路9—上顶盘电导体1完成通路
图4描述了本发明低频延展电路串联环路带塔层环路圈的一种结构形式。 图中从下至上有层叠的八个环路，根据具体情况可以有不同个数的环路。层叠
的环路带有连接带13串联接组成塔层环路圈电流回路。电流回路中串联有两个 但不限于是两个加载电路9、 IO构成的加载低频延展电路。图中a—b， c-cl是
低频延展电路的对称轴线。电流从下端输入流进从上至下的第二环路，电流I 分为两路反向电流ii、 i2，会合后流入三环路，并再次分为ii、 i2，在第三环路 会合流经加载电路9后进入第四环路，使环电流流动在流动过程中的水平方向 电流lK 12，反向相消，使它只有垂直极化场，不产生水平极化场。依次类推， 使其电流从下至上弯转流动环绕，增加流程长度路程。环电流成为方波，矩波，
圆柱波等。此外，环电路不一定采取对称形式，iK i2会合点可选取不同位置导
电带条的粗细可以不同，这样都可引入一定的电抗分量以适应不同的匹配情况 之所需。
实施例2
在天线工作频率较高时，如果用金属平板做成的天线辐射体，天线电流只 沿平板的纵向边沿流动。基于高频电流的超肤效应，可以将反射面板20的平板 边沿切成凹凸相间的圆弧齿形，而不必作成中空的龙形，仍可达到低频延展的 效果特性。
在双面复铜反射面板下部与金属导体天线底座6之间还可以连接有加载电 路19。 、 实施例3
本发明电连接所述微带天线的天线辐射器可以是平行其天线罩之上的线状 天线、面状天线。
所述的加载电路可以是由电阻，也可以是电阻、电感线圈，还可以是电阻、 电感线圈、电容串联或并联等效电路组成。或者是低通滤波器等效电路。所述 加载电路在有关教科书上有专门的定义。
权利要求
1.一种超短波全频段组合机载天线，包括，一个装配在天线整流罩内组成的108～400MHZ频段微带天线结构，其特征在于，在所述108～400MHZ频段微带天线整流罩之上，还组合装配有至少一个与其平行电连接的30～88 MHZ频段天线辐射器，从而组成上下超短波高低频段天线组合结构。
2. 根据权利要求l所述的超短波全频段组合机载天线，其特征在于，所述 的天线辐射器电连接有低频延展电路。
3. 根据权利要求1或2所述的超短波全频段组合机载天线，其特征在于， 所述的低频延展电路是一个相互串联接的串联环路塔层电路或螺旋盘升的螺旋 天线电路。
4. 根据权利要求3所述的超短波全频段组合机载天线，其特征在于，所述 的串联环路之间还串联接有串联加载电路。
5. 根据权利要求3所述的超短波全频段组合机载天线，其特征在于，所述 串联环路塔层电路制在天线整流罩罩体内腔表面或外部表面上。
6. 根据权利要求1所述的超短波全频段组合机载天线，其特征在于，所述 的30 88 MHZ频段天线辐射器是由低频延展电路串联加载电路组成的低频延展 电路天线。
7. 根据权利要求1所述的超短波全频段组合机载天线，其特征在于，所述 微带天线的双面复铜反射面板(20)的上部切有隔断带(14)，其反射面板(20) 被切断成上下两部导电层，并由中间串联的加载电路(7)将其联通。
8. 根据权利要求1所述的超短波全频段组合机载天线，其特征在于，所述 高低频段天线组合结构，包括低频延展头部天线整流罩和微带天线整流罩。
9. 根据权利要求1或2所述的超短波全频段组合机载天线，其特征在于， 所述的低频延展头部由低频延展电路和上顶盘电导体构成。
10. 根据权利要求1所述的超短波全频段组合机载天线，其特征在于，天线 辐射器内置的反射面板为边沿切有凹凸相间的圆弧齿形。
全文摘要
本发明公开的一种超短波全频段组合机载天线，包括一个装配在天线整流罩内组成的108～400MHz频段微带天线结构，在微带天线整流罩之上，还组合装配有至少一个与其平行电连接的30～88MHz频段天线辐射器，从而组成上下超短波高低频段天线组合结构。本发明采用双层加顶积木式串联结构的优化组合，不仅进一步改善了天线的低频特性，增加了微带天线和低频延展电路天线的隔离，而且极大程度地避免了上下两平行天线高低频段的相互牵制和干扰。组成的环路塔层延展电路天线阵，使飞行器气动性能要求与天线频段波长特征两者相互背离这一对矛盾的统一体达到了完美的统一。经测试证明，增益提高13dB以上，辐射功率提高了20倍，空空通讯距离提高4倍以上。
文档编号H01Q1/42GK101192705SQ200610022328
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月26日 优先权日2006年11月26日
发明者毅 覃 申请人:毅 覃