机载天线以及飞机的制作方法

1.本技术涉及天线技术领域，特别是涉及一种机载天线以及飞机。


背景技术：

2.目前，机载天线作为飞机通讯系统的终端设备，由于飞机上的空间有限，对机载天线的小型化提出了更高的要求。
3.传统技术中，机载天线多采用刀形天线，刀形天线多采用平面单极子天线或者其变形。刀形天线通常安装于机腹或者机背，为外露式安装。
4.然而，刀形天线为外露式安装，不仅容易对飞机上其他设备造成遮挡，易引发其他电磁兼容问题。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够避免对其他设备造成遮挡，以及消除设备之间电磁干扰的机载天线以及飞机。
6.第一方面，本技术提供了一种机载天线，该机载天线包括：
7.非金属的共形天线罩、屏蔽罩、以及自上而下设置的第一辐射体、第二辐射体以及射频连接器；
8.共形天线罩的底部与屏蔽罩的顶部外延连接，形成屏蔽腔体；第一辐射体和第二辐射体固定于屏蔽腔体内，射频连接器位于屏蔽腔体的底部且外露于屏蔽腔体；
9.第一辐射体为圆台结构的辐射体，第二辐射体为圆环结构的辐射体，第一辐射体的底部与第二辐射体电连接，射频连接器穿过第二辐射体与第一辐射体电连接；
10.机载天线中位于屏蔽腔体内的部件均固定于飞机表面开设的容纳腔内，共形天线罩外露于容纳腔，且共形天线罩的厚度与飞机表面的蒙皮厚度相同。
11.在其中一个实施例中，第一辐射体，包括：
12.位于屏蔽腔体顶部的具有预设宽度的圆环辐射体以及位于屏蔽腔体中部的圆台辐射体，圆台辐射体的顶部外延与圆环辐射体电连接。
13.在其中一个实施例中，圆环辐射体结构为将圆台辐射体的外延折弯延伸后形成的结构。
14.在其中一个实施例中，圆环辐射体结构为顶大底小的圆台结构，第二辐射体设置于印刷电路板的表面，且第二辐射体包括外环辐射体和内环辐射体，内环辐射体与圆台辐射体的底部焊接连接。
15.在其中一个实施例中，射频连接器具有金属组件，金属组件穿过第二辐射体后焊接在第一辐射体的底部；金属组件包括金属探针或者金属棒。
16.在其中一个实施例中，金属组件的直径小于0.001λ，金属组件的长度为0.025λ，λ为机载天线的工作波长。
17.在其中一个实施例中，机载天线还包括金属底板以及位于屏蔽腔内且用于支撑圆
环辐射体的l型支撑架，金属底板连接于屏蔽腔体的底部。
18.在其中一个实施例中，共形天线罩的表面为契合飞机的蒙皮形状的曲面，共形天线罩为高透波率的玻璃天线罩。
19.在其中一个实施例中，机载天线工作频段为1.38ghz～1.57ghz，屏蔽腔体的高度为机载天线工作中心频率的0.049λ。
20.第二方面，本技术还提供了一种飞机，该飞机包括：飞机本体以及上述机载天线，机载天线中位于屏蔽腔体内的部件均固定于飞机本体表面开设的容纳腔内，机载天线的共形天线罩外露于容纳腔，且共形天线罩的厚度与飞机本体表面的蒙皮厚度相同。
21.本技术实施例提供一种机载天线以及飞机，该机载天线包括非金属的共形天线罩、屏蔽罩、以及自上而下设置的第一辐射体、第二辐射体以及射频连接器；共形天线罩的底部与屏蔽罩的顶部外延连接，形成屏蔽腔体；第一辐射体和第二辐射体固定于屏蔽腔体内，射频连接器位于屏蔽腔体的底部且外露于屏蔽腔体；第一辐射体为圆台结构的辐射体，第二辐射体为圆环结构的辐射体，第一辐射体的底部与第二辐射体电连接，射频连接器穿过第二辐射体与第一辐射体电连接；机载天线中位于屏蔽腔体内的部件均固定于飞机表面开设的容纳腔内，共形天线罩外露于容纳腔，且共形天线罩的厚度与飞机表面的蒙皮厚度相同。在本实施例中，与共形天线罩连接的屏蔽腔体以及腔体内部的部件均内置于飞机表面开设的容纳腔内，基于该屏蔽腔体和容纳腔的作用，本实施例中的机载天线大大降低了对飞机上其他天线造成电磁干扰；另外，由于共形天线罩的厚度与飞机表面的蒙皮厚度相同，因此即使共形天线罩外露于飞机表面的容纳腔，其也和飞机表面的蒙皮位于同一水平线上，从而实现机载天线和飞机蒙皮实现共形安装，从而不会对其他设备造成遮挡。
附图说明
22.图1为本技术实施例提供的机载天线的主视图；
23.图2为本技术实施例提供的机载天线的整体外形图；
24.图3为本技术实施例提供的第一辐射体的三维立体结构图；
25.图4为本技术实施例提供的第二辐射体的结构图；
26.图5为本技术另一实施例提供的机载天线的主视图；
27.附图标记说明：
28.10、共形天线罩；
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20、屏蔽罩；
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30、第一辐射体；
29.40、第二辐射体；
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50、射频连接器；
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401、屏蔽腔体；
30.60、金属底板；
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70、支撑架；
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80、金属组件；
31.301、圆环辐射体；
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302、圆台辐射体；
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402、外环辐射体；
32.403、内环辐射体。
具体实施方式
33.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
34.本技术实施例提供的机载天线的工作原理如下：当飞机在飞行时，机载天线的共
形天线罩与飞机表面的蒙皮位于同一水平线上，与共形天线罩连接的屏蔽腔体以及腔体内部的部件均内置于飞机表面开设的容纳腔内。本实施例中的机载天线的辐射体均位于屏蔽腔体内，因此其大大避免了现有的外露式天线对飞机上其他设备之间的电磁干扰，并且本实施例中的机载天线可以飞机表面的蒙皮实现蒙皮共形安装，其不会对飞机上的其他设备造成遮挡。基于此，下述通过具体的实施例介绍机载天线的结构和工作原理。
35.图1为本技术实施例提供的机载天线的主视图，如图1所示，该机载天线，包括：非金属的共形天线罩10、屏蔽罩20、以及自上而下设置的第一辐射体30、第二辐射体40以及射频连接器50；共形天线罩10的底部与屏蔽罩20的顶部外延连接，形成屏蔽腔体401；第一辐射体30和第二辐射体40固定于屏蔽腔体401内，射频连接器50位于屏蔽腔体401的底部且外露于屏蔽腔体401；第一辐射体30为圆台结构的辐射体，第二辐射体40为圆环结构的辐射体，第一辐射体30的底部与第二辐射体40电连接，射频连接器50穿过第二辐射体40与第一辐射体30电连接；机载天线中位于屏蔽腔体401内的部件均固定于飞机表面开设的容纳腔内，共形天线罩10外露于容纳腔，且共形天线罩10的厚度与飞机表面的蒙皮厚度相同。
36.具体地，上述共形天线罩10位于机载天线的顶部，该共形天线罩10的底部与屏蔽罩20的顶部外延连接后形成屏蔽腔体401，可选的，该共形天线罩10可以扣设在屏蔽罩20的顶部外延上，其也可以通过螺纹连接、铆接的方式与屏蔽罩20的顶部外延固定，本实施例对共形天线罩10与屏蔽罩20之间的连接方式并不做限定。
37.可选的，该共形天线罩10为非金属的共形天线罩，其可以为透明的天线罩，也可以为非透明的天线罩，只要其能保证第一辐射体30和第二辐射体40辐射的信号能够穿过共形天线罩10，不影响辐射效果即可，另外，也需要保证共形天线罩10的厚度与飞机表面的蒙皮厚度相同即可，本实施例对共形天线罩的材质并不做限定。
38.可选的，该屏蔽腔体401为共形天线罩10、屏蔽罩20的顶部外延连接而成的腔体，只要其能保证共形天线罩10和屏蔽罩20围成的腔体为密闭腔体即可。屏蔽腔体401的材料可以为金属。示例性的，可以为高强度合金铝，也可以为其他合金材料，只要其能满足高强度特性即可。
39.第一辐射体30和第二辐射体40固定于屏蔽腔体401内，第一辐射体30和第二辐射体40之间可以通过电连接，只要其能满足辐射电磁波即可。屏蔽腔体401对上述第一辐射体30和第二辐射体40起容纳作用。
40.可选的，机载天线中位于屏蔽腔体401内的部件均固定于飞机表面开设的容纳腔内，共形天线罩10外露于容纳腔，基于该屏蔽腔体401和容纳腔的作用，机载天线大大降低了对飞机上其他天线造成电磁干扰，且共形天线罩10的厚度与飞机表面的蒙皮厚度相同，以满足机载天线共形天线罩10外露于飞机表面的容纳腔，其也和飞机表面的蒙皮位于同一水平线上，从而实现机载天线和飞机蒙皮实现共形安装。机载天线与飞机蒙皮之间可以通过螺钉连接，只要机载天线和飞机蒙皮的安装方式满足机载天线和飞机蒙皮共形安装，不会对飞机上的其他设备造成遮挡即可。
41.射频连接器50穿过第二辐射体40与第一辐射体30电连接，并且外露于屏蔽腔体401底部，用于将电磁波馈入机载天线，从而通过辐射体辐射。本技术实施例对射频连接其器50的结构并不作限定，只要其能满足电磁波的馈入即可。
42.参见图2所示的机载天线的机载天线的整体外形图，该共形天线罩10可以为圆柱
形的天线罩，其表面可以为契合所述飞机的蒙皮形状的曲面，这里的契合飞机蒙皮形状的曲面可以是流线型曲面，也可以是其他风阻较小的曲面，本实施例对此并不做限定，只要保证其与飞机表面的蒙皮形状契合即可。可选的，该屏蔽罩20也可以是其他形状的屏蔽罩，上述屏蔽罩可以是中空的圆柱状，还可以是中空的其他形状，本实施例对共形天线罩10的形状和屏蔽罩20的形状均不做限定，只要二者能够匹配契合形成屏蔽腔体401即可。
43.上述第一辐射体30和第二辐射体40为机载天线的天线振子，其位于上述屏蔽腔体401内。该第一辐射体30为圆台结构的辐射体，可选的，该圆台结构可以为顶大底小的圆台结构，也可以为顶小底大的圆台结构，还可以为不规则的圆台结构，可选的，该圆台结构可以为中空的圆台结构，还可以为非中空的圆台结构，本实施例对第一辐射体30的圆台结构的具体形式并不做限定，上述图1和图3中的第一辐射体30的结构仅为一种示例。
44.结合图1和图3所示，该第一辐射体30包括位于上述屏蔽腔体401顶部的具有预设宽度的圆环辐射体301以及位于该屏蔽腔体401中部的圆台辐射体302，该圆台辐射体302的顶部外延与圆环辐射体301电连接。可选的，该圆环辐射体301可以与该圆台辐射体302为两个相互独立的结构，圆环辐射体301的顶部外延可以通过焊接等电连接的方式与圆环辐射体301连接后形成图3所示的三维结构。可选的，该圆环辐射体301还可以与该圆台辐射体302一体成型，例如该圆环辐射体301可以是圆台辐射体302的外延折弯延伸后形成的结构。本实施例对圆环辐射体301和圆台辐射体302如何形成图1和图3所示的结构的形成方式并不做限定。
45.可选的，圆环辐射体301可以中空圆环，也可以为非中空圆环，并且圆环辐射体301的外环与内环之间存在具体数值的内外径差，对于内外径差，本技术实施例在此不作限制，只要其能满足电磁波辐射以及机载天线对于部件的小型化要求即可。可选的，图4为本技术实施例提供的第二辐射体40的结构图，上述第二辐射体40为圆环结构的辐射体，其可以是具有内环和外环的辐射体，也可以是具有一个圆环的辐射体，本实施例对此并不做限定，图4仅是第二辐射体40的一种结构示例。上述第一辐射体30的底部与第二辐射体40电连接，基于第二辐射体40的圆环结构，飞机上的射频连接器50可以穿过第二辐射体40与第一辐射体30电连接。
46.需要说明的是，上述共形天线罩10用于保护机载天线免受外部环境影响的结构物，在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性，在机械上能经受外部恶劣环境的作用。示例性的，共形天线罩10可以为非金属的天线罩。屏蔽罩20用于减少外电磁场辐射的电磁波对机载天线及机载通信系统造成的电磁干扰影响。示例性的，屏蔽罩20可以为金属的天线罩。上述第一辐射体30和第二辐射体40可以将机载天线接收到的电磁波经过馈线向外辐射。需要说明的是，馈线即传输线。示例性的，馈线可以是导线传输线、波导或微带线。射频连接器50用于传输射频信号。
47.具体实现中，电磁波可以从机载天线的射频连接器50馈入，经过第一辐射体30和第二辐射体40向外辐射。与此同时，共形天线罩10由于其结构特性，具有良好的电磁波穿透特性，屏蔽罩20可以屏蔽外场辐射的电磁波，消除对机载天线通信系统造成的电磁干扰影响。
48.本技术实施例提供的机载天线，该机载天线包括非金属的共形天线罩10、屏蔽罩20、以及自上而下设置的第一辐射体30、第二辐射体40以及射频连接器50；共形天线罩10的
底部与屏蔽罩20的顶部外延连接，形成屏蔽腔体401；第一辐射体30和第二辐射体40固定于屏蔽腔体401内，射频连接器50位于屏蔽腔体401的底部且外露于屏蔽腔体401；第一辐射体30为圆台结构的辐射体，第二辐射体40为圆环结构的辐射体，第一辐射体30的底部与第二辐射体40电连接，射频连接器50穿过第二辐射体40与第一辐射体30电连接；机载天线中位于屏蔽腔体401内的部件均固定于飞机表面开设的容纳腔内，共形天线罩10外露于容纳腔，且共形天线罩10的厚度与飞机表面的蒙皮厚度相同。在本实施例中，与共形天线罩10连接的屏蔽腔体401以及腔体内部的部件均内置于飞机表面开设的容纳腔内，基于该屏蔽腔体401和容纳腔的作用，本实施例中的机载天线大大降低了对飞机上其他天线造成电磁干扰；另外，由于共形天线罩10的厚度与飞机表面的蒙皮厚度相同，因此即使共形天线罩10外露于飞机表面的容纳腔，其也和飞机表面的蒙皮位于同一水平线上，从而实现机载天线和飞机蒙皮实现共形安装，从而不会对其他设备造成遮挡。
49.图5为本技术另一实施例提供的机载天线的主视图。在上述实施例的基础上，如图4所示，可选的，上述机载天线还包括金属底板60以及位于上述屏蔽腔401内且用于支撑所述圆环辐射体301的l型支撑架70，该金属底板60连接于屏蔽腔体401的底部。可选的，上述圆台辐射体302为顶大底小的圆台结构，所述第二辐射体40设置于印刷电路板的表面，且第二辐射体40包括外环辐射体402和内环辐射体403，所述内环辐射体403与所述圆台辐射体302的底部焊接连接。另外，射频连接器50具有金属组件80，所述金属组件80穿过所述第二辐射体40后焊接在所述第一辐射体30的底部；所述金属组件80包括金属探针或者金属棒。
50.具体的，上述金属底板60位于屏蔽罩20的底部，该金属底板60与屏蔽罩20的底部外延连接后形成上述屏蔽腔体401，可选地，该金属底板60可以通过焊接与屏蔽罩20的底部外延固定，也可以通过金属螺钉连接的方式与屏蔽罩20的底部外延固定。本技术实施例对金属底板60与屏蔽罩20之间的连接方式并不作限定。
51.可选的，l型支撑架70位于屏蔽腔体401内，其材料可以但不限于是abs(acrylonitrile butadiene styrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)树脂材料，只要其能满足强度高、韧性好、易于加工的热塑性高分子结构材料即可。另外，l型支撑架70用于支撑所述圆环辐射体301，其结构也可以为a型支撑架70，本技术对支撑架70的结构不作限定，只要其能更好地固定辐射体即可。
52.可选的，圆台辐射体302为顶大底小的圆台结构，顶大的圆台可以增加辐射面积，提高辐射效率。另外，圆台辐射体302可以为规则的圆台结构，也可以为具有具体倾斜角度的圆台结构，即不规则圆台结构，上述图5中的圆台辐射体302的结构仅是一种示例。
53.可选的，第二辐射体40的内环辐射体403与圆台辐射体302的底部通过焊接连接，本技术实施例对第二辐射体40的内环辐射体403与圆台辐射体302的底部的连接方式并不作具体限定，只要其可以保证第二辐射体40与第一辐射体30(第一辐射体30包含圆台辐射体302)更好的连接，从而辐射电磁波即可。
54.可选的，射频连接器50的金属组件80穿过所述第二辐射体40后焊接在所述第一辐射体30的底部，本技术实施例对上述部件的连接方式并不作具体的限定，只要其可以保证电磁波可以更好地从射频连接器50馈入辐射体，提高辐射效率即可。
55.可选的，金属组件80可以为金属探针或者金属棒，金属组件80的直径小于0.001λ，金属组件80的长度为0.025λ，λ为机载天线的工作波长，金属组件80的长度远小于机载天线
的工作波长，可以满足机载天线的部件小型化的条件，使得机载天线的体积满足飞机上空间有限的要求。
56.进一步地，为了满足机载天线的小型化要求，机载天线的剖面高度(即共形天线罩10至金属底板60下底板的高度)需要远小于λ，则当机载天线的工作频段为1.38ghz～1.57ghz时，机载天线的工作频段的中心频率为1.38ghz和1.57ghz的平均值，本实施例中屏蔽腔体401的垂直高度为机载天线工作中心频率的0.049λ，0.049λ远小于λ，所以屏蔽腔体401的高度较低，使得机载天线满足小型化的要求。本技术实施例优选了机载的工作频段，机载天线还可以工作在其他的工作频段，只要其能满足机载天线的剖面高度远小于波长，使得机载天线满足小型化要求即可。
57.本技术实施例提供的机载天线，其通过设置在屏蔽腔体401内设置用于支撑圆环辐射体301的l型支撑架，使得圆环辐射体301的稳定性提高；另外通过在屏蔽腔体401的底部固定金属底板60，便于连接射频连接器50和第二辐射体40，更好的加固机载天线的安装需求；进一步地，本实施例中的圆台辐射体302设置为顶大底小的圆台结构，其位于顶部的辐射面积增加，大大提高了机载天线的辐射效率；另外，本实施例中的屏蔽腔体401的高度远小于机载天线的工作波长，大大降低了整个机载天线的剖面高度，进一步满足了机载天线的小型化要求。
58.本技术另一实施例还提供了一种飞机，包括飞机本体以及前文实施例中的机载天线，机载天线中位于屏蔽腔体401内的部件均固定于飞机本体表面开设的容纳腔内，机载天线的共形天线罩10外露于容纳腔，且共形天线罩10的厚度与飞机本体表面的蒙皮厚度相同。基于该屏蔽腔体401和容纳腔的作用，本实施例中的机载天线大大降低了对飞机上其他天线造成电磁干扰，机载天线和飞机蒙皮处于同一水平线上，可以满足机载天线和飞机蒙皮共形安装，从而不会对其他设备造成遮挡。
59.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
60.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。