一種c頻段方向圖賦形耦合熱天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種C頻段方向圖賦形耦合熱天線，屬于熱天饋技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在飛行器測控領(lǐng)域，天線作為無線測控前端，需要同時滿足飛行器飛行過程中的 熱環(huán)境要求和測控鏈路對天線方向圖覆蓋性能要求。傳統(tǒng)天饋技術(shù)在厚防隔熱天線窗覆蓋 下，其方向圖覆蓋性能受到較大制約，尤其在天線低仰角范圍方向圖增益進一步降低，增大 了測控鏈路收發(fā)數(shù)據(jù)的風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題為：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，一種C頻段方向圖賦形耦合熱天 線，此種耦合熱天線，通過饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計結(jié)合多層輻射結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了天線方向圖賦形，實 現(xiàn)了低仰角高增益全向福射方向圖，在天線法向60°到90°的低仰角范圍內(nèi)，天線增益較 傳統(tǒng)設(shè)計方案提高了 3~5dB。通過耦合饋電方式及多層耦合寄生輻射單元結(jié)構(gòu)有效阻隔 了外部的熱量向天線內(nèi)部傳導(dǎo)。從而保證了天線的防隔熱及耐高溫性能，解決傳統(tǒng)天饋技 術(shù)在厚防隔熱天線窗覆蓋下，其方向圖覆蓋性能受到較大制約的問題。
[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)方案為：一種C頻段方向圖賦形耦合熱天線，包括：方向圖賦形 饋電網(wǎng)絡(luò)、多層寄生單元輻射結(jié)構(gòu)、天線腔體、防隔熱天線窗；
[0005] 方向圖賦形饋電網(wǎng)絡(luò)，包括：四個T形輻射振子（9)、覆銅印制板（12)、、射頻連接 器（17)、饋電網(wǎng)絡(luò)的接地面（19)、饋電網(wǎng)絡(luò)帶線結(jié)構(gòu)（20);
[0006] 多層寄生單元輻射結(jié)構(gòu)，包括：第三輻射單元(6)、第二輻射單元（7)、第一輻射單 元⑶；
[0007] 天線腔體，包括：天線壓環(huán)（10)、天線底座（11)、饋電網(wǎng)絡(luò)底板（14)
[0008] 防隔熱天線窗，包括防熱天線窗（1)、第一隔熱層（2)、第二隔熱層（3)、第三隔熱 層（4)、第四隔熱層（5);
[0009] 饋電網(wǎng)絡(luò)帶線結(jié)構(gòu)（20)包括：輸入端（2000)、第一輸出端（2001)、第二輸出端 (2002)、第三輸出端（2003)、第四輸出端（2004);第一微帶線（2005)、第二微帶線（2006)、 第三微帶線（2007);第一微帶線（2005)的一端連接輸入端（2000)，第一微帶線（2005)的 另一端連接第二微帶線（2006)和第三微帶線（2007)的交叉點；第二微帶線（2006)和第三 微帶線（2007)的中點連接形成交叉點，該交叉點位于饋電網(wǎng)絡(luò)帶線結(jié)構(gòu)（20)的中心，且第 二微帶線（2006)和第三微帶線（2007)呈90度角，第二微帶線（2006)的一端連接第一輸 出端（2001)、第二微帶線（2006)的另一端連接第二輸出端（2002)、第三微帶線（2007)的 一端連接第三輸出端（2003)、第三微帶線（2007)的另一端連接第四輸出端（2004);
[0010] 覆銅印制板（12)為雙面覆銅層，饋電網(wǎng)絡(luò)帶線結(jié)構(gòu)（20)，印刷在在覆銅印制板 (12)的底面；饋電網(wǎng)絡(luò)的接地面（19)印制在覆銅印制板（12)的上表面，射頻連接器（17) 的探針與饋電網(wǎng)絡(luò)帶線結(jié)構(gòu)（20)的輸入端（2000)焊接相連；饋電網(wǎng)絡(luò)的接地面（19)的中 心位置與第一輸出端（2001)、第二輸出端（2002)、第三輸出端（2003)、第四輸出端（2004) 對應(yīng)的位置，設(shè)有4個過孔，且過孔內(nèi)壁和周圍均無金屬層；饋電網(wǎng)絡(luò)的接地面（19)上除過 孔內(nèi)壁和周圍均為金屬層；
[0011] 第一隔熱層⑵、第二隔熱層（3)、第三隔熱層（4)和第四隔熱層（5)由上到下依 次順序排列，且第四隔熱層（5)卡在天線底座（11)的側(cè)壁的頂部，第三輻射單元（6)安裝 在第一隔熱層（2)和第二隔熱層（3)之間，且第三輻射單元（6)涂覆在第二隔熱層（3)的 上表面；第二輻射單元（7)安裝在第二隔熱層（3)和第三隔熱層（4)之間，且第四輻射單元 (7) 涂覆在第三隔熱層（4)的上表面；第一輻射單元（8)安裝在第三隔熱層（4)和第四隔 熱層（5)之間，且第一輻射單元（8)涂覆在第四隔熱層（5)上表面；
[0012] 防熱天線窗（1)包括上壁和側(cè)壁，上壁和側(cè)壁形成中空腔體，防熱天線窗（1)的下 面為開口，側(cè)壁底部外側(cè)設(shè)有兩個翻邊；
[0013] 多層寄生單元輻射結(jié)構(gòu)和第一隔熱層（2)、第二隔熱層（3)、第三隔熱層（4)、第四 隔熱層（5)安裝在防熱天線窗（1)的中空腔體內(nèi)，且與防熱天線窗（1)的上壁和側(cè)壁內(nèi)側(cè) 貼合；
[0014] 天線底座（11)包括側(cè)壁、底壁，側(cè)壁和底壁形成中空腔體，側(cè)壁的頂部設(shè)有向外 延伸的平臺；天線底座（11)的側(cè)壁內(nèi)側(cè)有四個對稱的突臺；底壁是可拆卸的；
[0015] 天線壓環(huán)（10)，通過防熱天線窗（1)上設(shè)有的翻邊，將防熱天線窗（1)壓合在天線 底座（11)上設(shè)有的向外延伸的平臺上，且天線壓環(huán)（10)與天線底座（11)通過螺釘固定連 接；
[0016] 覆銅印制板（12)的邊緣螺釘固定在天線底座（11)的側(cè)壁內(nèi)側(cè)的四個對稱的突臺 上；
[0017] 四個T形輻射振子（9)分別包括：饋電柱和輻射端帽，饋電柱和輻射端帽鑄造 一體，四個饋電柱的一端與輻射端帽的一面連接，，四個饋電柱的另一端穿過覆銅印制板 (12)，焊接在饋電網(wǎng)絡(luò)帶線結(jié)構(gòu)（20)的第一輸出端（2001)、第二輸出端（2002)、第三輸出 端（2003)、第四輸出端（2004)，輻射端帽的另一面與第四隔熱層（5)的下表面接觸；
[0018] 射頻信號從射頻連接器（17)通過饋電網(wǎng)絡(luò)帶線結(jié)構(gòu)（20)的輸入端（2000)饋入， 從第一輸出端（2001)、第二輸出端（2002)、第三輸出端（2003)、第四輸出端（2004)等幅同 相輸出至四個T形輻射振子（9)，四個T形輻射振子（9)將第一輸出端（2001)、第二輸出端 (2002)、第三輸出端（2003)、第四輸出端（2004)輸出的射頻信號輻射耦合至第一輻射單元 (8) ，再由第一輻射單元（8)向上輻射至第二輻射單元（7)，再由第二輻射單元（7)輻射至第 三輻射單元(6)，通過三層輻射單元的輻射疊加，將射頻信號輻射至空間，形成測控所需的 方向圖。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：
[0020] (1)本發(fā)明通過采用既透波又耐熱天線窗，能夠耐受防熱天線窗外的300到1200 攝氏度的高溫環(huán)境。
[0021] (2)本發(fā)明通過采用第一隔熱層、第二隔熱層、第三隔熱層、第四隔熱層的隔熱瓦 隔熱結(jié)構(gòu)形式，有效隔絕了進入防熱天線窗內(nèi)的熱量向天線后端的熱傳導(dǎo)。
[0022] (3)本發(fā)明通過設(shè)計第一隔熱層的厚度為第二隔熱層、第三隔熱層、第四隔熱層的 多倍；第二隔熱層、第三隔熱層、第四隔熱層的厚度完全相同。使寄生輻射貼片滿足工作頻 率的耦合工作特征，能夠形成有效輻射。
[0023] (4)本發(fā)明通過設(shè)計四個T形輻射振子的長度為天線工作波長的1/8至1/4,使T 形福射振子能夠在工作頻率上對上方的寄生福射單元形成有效福射。
[0024] (5)本發(fā)明通過設(shè)計四個T形輻射振子的饋電柱的直徑不超過4mm，保證下端饋電 網(wǎng)絡(luò)與T形輻射振子阻抗匹配，形成良好的信號傳輸。
[0025] (6)本發(fā)明通過設(shè)計T形輻射振子的輻射端帽形狀為扁圓柱形，并設(shè)計直徑為 1/12至1/20工作波長保證T形輻射振子的輻射特性。
[0026] (7)本發(fā)明通過設(shè)計四個T形輻射振子之間的間距為工作波長的1/6至1/3,保證 四個T形輻射振子形成滿足陣列合成特點的輻射。
[0027] (8)本發(fā)明通過設(shè)計第二隔熱層、第三隔熱層、第四隔熱層的厚度為為工作波長的 1/5至1/10,保證了每層寄生輻射單元的間距滿足耦合輻射有理想的耦合強度。
[0028] (9)本發(fā)明通過設(shè)計第一福射單元為中空回字形，外圈圈尺寸為40mmX40mm的正 方形，內(nèi)圈尺寸為12mmX 12mm的正方形；第二福射單元的尺寸為44mmX 44mm的正方形的金 屬涂覆層，第三福射單元的尺寸為47mmX 47mm的正方形的金屬涂覆層。從而保證在工作頻 率產(chǎn)生理想的諧振和輻射。
[0029] (9)本發(fā)明通過設(shè)計第一福射單元、第二福射單元、第三福射單元的金屬涂覆層厚 度滿足如下公式，從而保證了工作頻率的電磁波能夠在金屬涂覆層良好傳輸。
[0030]
[0031] 式中：h為輻射單元厚度；f為工作頻率；μ。為真空磁導(dǎo)率；〇為金屬電導(dǎo)率。
[0032] (10)本發(fā)明通過設(shè)計饋電網(wǎng)絡(luò)帶線結(jié)構(gòu)的輸入端的阻抗為50歐姆，與射頻連接 器的阻抗匹配，保證了整個天線的阻抗匹配特性。
[0033] (11)本發(fā)明所述饋電網(wǎng)絡(luò)帶線結(jié)構(gòu)的阻抗Ζ。和帶線寬度W、覆銅印制板的厚度d 及介電常數(shù)ε 6有如下關(guān)系：
[0034]
[0035] (12)根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C頻段方向圖賦形耦合熱天線，其特征在于：所 述防熱天線窗的上壁和側(cè)壁的厚度分別為15mm和5mm。
[0036] (13)本發(fā)明饋電網(wǎng)絡(luò)帶線結(jié)構(gòu)