專利名稱：一種用于無人機測控的列陣天線的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種列陣天線，特別是涉及一種用于無人機測控的列陣天線，屬于天線技術領域。
背景技術：
無人機測控傳統所用天線為拋物面天線或螺旋天線，拋物面天線其方向圖的半功率角由下式確定2 θ ^ 5 ^ 70 λ /D，測角精度約為半功率角的1/10，如當F = 1535MHz，波長 λ =0. 195m，2 θ。5 70 λ/D = 70X0. 195/1.8 = 7. 58°，D 為天線口徑直徑 1. 8m，跟蹤精度為 0.758°。采用螺旋天線，2θα5 52。/αν λν^7Ι)，如Lq單圈螺距長為0.2m， N為螺旋圈數取10圈，其方向圖的半功率角為9. 4°，跟蹤精度為 0.94°。采用拋物面天線或螺旋天線的測角精度一般大于0. 5°，而且天線尺寸大，無法滿足現有無人機測控的測角精度要求(小于0.2° )和天線小型化要求。在衛星測控中，采用的拋物面天線口徑為 10米以上，10米口徑拋物面天線半功率角為2 θ Q 5 70 λ /D = 70X0. 133/10 = 0. 93° (F =2250. 5MHz，波長 λ = 0. 133m)，測角精度為 0. 1°。
實用新型內容本實用新型的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供一種測角精度小于 0.2°、測角精度可達到0.11°、天線尺寸小的用于無人機測控的列陣天線。本實用新型的技術解決方案是一種用于無人機測控的列陣天線，采用平板結構， 由四個子陣組成，包括三個接收子陣和一個接收發射共用子陣，每個子陣包括六個天線單元，接收子陣的六個天線單元通過一個一分六功分器合成，接收發射共用子陣的六個天線單元通過兩個一分六功分器合成，每個天線單元安裝在單獨的底板上，然后安裝在整陣底板里。所述的接收子陣天線單元采用雙層耦合微帶天線形式，包括圓環鋁片、敷銅介質板、介質柱、金屬體、小蓋板、電橋印制板組件、饋電纜、天線罩和小套筒，雙層耦合微帶天線的上層為圓環鋁片，下層為敷銅介質板，圓環鋁片通過介質柱和小套筒與敷銅介質板和金屬體固定，安裝在金屬體正面，同時加蓋天線罩，金屬體背面為電橋盒體，盒體內部安裝電橋印制板組件，電橋印制板組件與敷銅介質板通過饋電纜焊接連通，電橋盒體上方安裝小蓋板。所述的接收發射共用子陣天線單元采用三層耦合微帶天線形式，包括第一層金屬鋁片、第二層金屬鋁片、敷銅介質板、介質柱、天線罩、小套筒、饋電纜、電橋印制板組件、小蓋板和金屬體，三層耦合微帶天線的上兩層為第一層金屬鋁片和第二層金屬鋁片，下層為敷銅介質板，第一層金屬鋁片和第二層金屬鋁片通過介質柱和小套筒與敷銅介質板和金屬體固定，安裝在金屬體正面，同時加蓋天線罩，金屬體背面為電橋盒體，電橋盒體內部安裝電橋印制板組件，電橋印制板組件與敷銅介質板通過饋電纜焊接連通，電橋盒體上方安裝小蓋板。[0007]本實用新型與現有技術相比有益效果為(1)本實用新型每個天線單元采用單獨平板設計，最后安裝在整體底板內，使整個天線結構小、重量輕，能使用于無人機；(2)本實用新型采用4子陣的天線列陣，測角精度為0.11° ；(3)本實用新型天線單元的上層采用金屬鋁片代替傳統的敷銅介質板，減少了天線的結構尺寸；(4)本實用新型接收發射共用子陣天線單元采用三層耦合微帶天線形式，增加了一層耦合貼片，增加了帶寬；(5)本實用新型接收子陣天線單元的上層金屬鋁片采用圓環結構，進一步減少整個天線的重量。
圖1為本實用新型的整體結構示意圖；圖2為本實用新型接收子陣天線單元的結構示意圖；圖3為本實用新型接收發射共用子陣天線單元的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合具體實例和附圖來具體說明本實用新型。如圖1所示，本實用新型由四個子陣組成，每個子陣由六個天線單元組成，天線單元間距150mm，子陣之間間距300mm。整個天線陣包含兩種子陣，一種是接收子陣1，另一種是接收發射共用子陣2。每一種子陣都由六個天線單元組成，整個天線陣由三個接收子陣和一個收發共用子陣組成， 也就是共含有M個天線單元。具體包括接收子陣天線單元3、高頻組件4、接收發射共用子陣天線單元5、濾波器6、功率放大器7、一分六功分器8、天線安裝架9 (安裝架通過螺釘安裝在整體底板側面，整體底板為盒體，盒體內部安裝各天線單元)、放大器電源10、高頻組件電源11和合路/分路器12。接收子陣天線單元3和接收發射共用子陣天線單元5分別通過半剛型電纜與5個一分六功分器8連接，連接接收子陣天線單元3的一分六功分器8 功率合成口連接高頻組件4的輸入端，高頻組件4輸出端對外，并且由高頻組件電源11供電，高頻組件4的耦合端與合路/分路器12連接然后與外部連接。連接接收發射共用子陣天線單元5的一分六功分器8功率合成口連接濾波器然后接功率放大器7。接收子陣天線單元3如圖2所示，包括圓環鋁片101、敷銅介質板102、介質柱13、 金屬體14、小蓋板15、電橋印制板組件16、饋電纜17、天線罩18和小套筒19，雙層耦合微帶天線的上層為圓環鋁片101，下層為敷銅介質板102，圓環鋁片101通過介質柱13和小套筒 19與敷銅介質板102和金屬體14固定，安裝在金屬體14)正面，同時加蓋天線罩18，金屬體14背面為電橋盒體，盒體內部安裝電橋印制板組件16，電橋印制板組件16與敷銅介質板 102通過饋電纜17焊接連通，盒體上方安裝小蓋板15。接收子陣天線單元3通過金屬體14 與各自的底板連接，再通過各自底板與陣列天線的整體底板連接。接收用的天線單元3采用雙層耦合微帶天線形式，為了盡量做到小型化，微帶天線上層材料由金屬鋁片代替傳統的敷銅介質板，下層則為傳統的微帶天線材料敷銅介質板。天線采用兩點背向饋電形式進行饋電，饋電點在下層圓形輻射貼片邊緣，兩饋電點到圓心連線成90度夾角。上層耦合貼片則用四個玻璃鋼介質柱支撐固定。天線饋電是由去皮的同軸半剛性電纜來實現的，后端通過微帶板焊接90度電橋來實現圓極化，并且在兩路輸出端選擇左旋端口作為輸出端并焊接SMA輸出插座，另一端焊接50歐姆負載以匹配電路。 以上結構組成了一個完整的接收天線單元，此單元有一個輸出接口。接收發射共用子陣天線單元5形式與接收子陣天線單元3相似，為了增加帶寬，增加了一層耦合貼片，即采用三層耦合微帶天線形式。下層微帶貼片材料為敷銅介質板，天線同樣采用兩點背向饋電形式進行饋電，饋電點在下層圓形輻射貼片邊緣，兩饋電點到圓心連線成90度夾角。上邊兩層均采用金屬鋁片，同樣用四個玻璃鋼介質柱來固定支撐。天線饋電同樣是由去皮的同軸半剛性電纜來實現的，后端通過微帶板焊接90度電橋來實現圓極化，并且在兩路輸出端均接SMA插座作為輸出端，分別實現天線的左旋與右旋圓極化形式來完成發射與接收要求。以上結構組成了一個完整的發射接收共用單元。此單元有兩個輸出接口。接收發射共用子陣天線單元5如圖3所示，采用三層耦合微帶天線形式，包括第一層金屬鋁片21、第二層金屬鋁片22、敷銅介質板23、介質柱對、天線罩25、小套筒沈、饋電纜27、電橋印制板組件28、小蓋板四和金屬體210，三層耦合微帶天線的上兩層為第一層金屬鋁片21和第二層金屬鋁片22，下層為敷銅介質板23，第一層金屬鋁片21和第二層金屬鋁片22通過介質柱M和小套筒沈與敷銅介質板23和金屬體210固定，安裝在金屬體 210正面，同時加蓋天線罩25，金屬體210背面為電橋盒體，盒體內部安裝電橋印制板組件 28，電橋印制板組件觀與敷銅介質板23通過饋電纜27焊接連通，盒體上方安裝小蓋板29。 接收發射共用子陣天線單元5通過金屬體210與各自的底板連接，再通過各自底板與陣列天線的整體底板連接。整個天線陣尺寸約為1200mmX420mmX50mm，半功率角為 20°，用載波相位方式測量，測角精度可達到0.11°。每個天線單元采用單獨的底板設計，然后安裝在整陣底板里。每個天線單元背面都設計一個電橋以滿足寬頻帶軸比指標。每個子陣含有一個或兩個功分器來合成信號。另外，天線背板內還安裝有四個耦合器及高頻組件及一個30W功放。 天線陣采用微帶形式以降低天線剖面，并應用耦合技術大量的展寬了帶寬，使天線陣在體積很小的情況下做到收發一體，并且各子陣無源增益可以達到14dB。兩天線陣相位中心間距誤差小于0.45mm。下行工作頻率1425 1535MHz，半功率角2~.5 20°，增益O 13dB，駐波比VSWR彡1. 5，極化RHC，輸出插座型式 SMA-50KFD，上行天線工作頻率1750 1850MHz，半功率角:2Θ0產20°，增益Ol4dB。接收天線六陣元通過一個一分六功分器合成；而接收發射共用的六陣元則通過兩個L頻段一分六功分器合成，一路用來接收，另一路用來發射。無論在空間上還是在后端網絡合成方面都進行了仔細配相處理，天線陣的相位特性較一致。本實用新型未詳細說明部分屬本領域技術人員公知常識。
權利要求1.一種用于無人機測控的列陣天線，其特征在于采用平板結構，由四個子陣組成，其中第一、第二和第四子陣為接收子陣(1)，第三子陣為接收發射共用子陣( 每個子陣包括六個天線單元，接收子陣(1)的六個天線單元通過一個一分六功分器(8)合成，接收發射共用子陣O)的六個天線單元通過兩個一分六功分器(8)合成，每個天線單元安裝在單獨的底板上，然后安裝在整陣底板里。
2.根據權利要求1所述的一種用于無人機測控的列陣天線，其特征在于所述的接收子陣天線單元03)采用雙層耦合微帶天線形式，包括圓環鋁片(101)、敷銅介質板(102)、介質柱(13)、金屬體(14)、小蓋板(15)、電橋印制板組件(16)、饋電纜(17)、天線罩(18)和小套筒(19)，雙層耦合微帶天線的上層為圓環鋁片(101)，下層為敷銅介質板(102)，圓環鋁片(101)通過介質柱(13)和小套筒(19)與敷銅介質板(102)和金屬體(14)固定，安裝在金屬體(14)正面，同時加蓋天線罩(18)，金屬體(14)背面為電橋盒體，盒體內部安裝電橋印制板組件(16)，電橋印制板組件(16)與敷銅介質板(10 通過饋電纜(17)焊接連通，電橋盒體上方安裝小蓋板(15)。
3.根據權利要求1所述的一種用于無人機測控的列陣天線，其特征在于所述的接收發射共用子陣天線單元(5)采用三層耦合微帶天線形式，包括第一層金屬鋁片(21)、第二層金屬鋁片(22)、敷銅介質板(23)、介質柱(24)、天線罩(25)、小套筒(洸)、饋電纜(27)、 電橋印制板組件(觀)、小蓋板09)和金屬體010)，三層耦合微帶天線的上兩層為第一層金屬鋁片和第二層金屬鋁片(22)，下層為敷銅介質板(23)，第一層金屬鋁片和第二層金屬鋁片0 通過介質柱04)和小套筒06)與敷銅介質板和金屬體(210) 固定，安裝在金屬體(210)正面，同時加蓋天線罩(25)，金屬體(210)背面為電橋盒體，電橋盒體內部安裝電橋印制板組件08)，電橋印制板組件08)與敷銅介質板03)通過饋電纜 (27)焊接連通，電橋盒體上方安裝小蓋板09)。
專利摘要一種用于無人機測控的列陣天線，采用平板結構，由四個子陣組成，包括三個接收子陣和一個接收發射共用子陣，每個子陣包括六個天線單元，接收子陣的六個天線單元通過一個一分六功分器組合成，接收發射共用子陣的六個天線單元通過兩個一分六功分器組合成，每個天線單元安裝在單獨的底板上，然后安裝在整體底板里。本實用新型每個天線單元采用單獨平板設計，最后安裝在整體底板內，使整個天線結構小、重量輕，能使用于無人機；本實用新型采用4子陣的天線列陣，測角精度為0.11°；本實用新型天線單元的上層采用金屬鋁片代替傳統的敷銅介質板，減小了天線的結構尺寸；本實用新型接收發射共用子陣天線單元采用三層耦合微帶天線形式，增加了一層耦合貼片，增加了帶寬。
文檔編號H01Q9/04GK201985253SQ201020699578
公開日2011年9月21日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者張亞祥, 金穎 申請人:北京遙測技術研究所