一種共形天線安裝骨架制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種共形天線安裝骨架，它包括第一層骨架（1）、第二層骨架（2）和第三層骨架（3），所述的第一層骨架（1）、第二層骨架（2）、第三層骨架（3）均在同一橢球面內(nèi)，且每一層的傾角均不相同，所述的第一層骨架（1）、第二層骨架（2）與橢球面相切，第三層骨架（3）與第二層骨架（1）的球面切線具有切線夾角a，第一層骨架（1）、第二層骨架（2）、第三層骨架（3）上均開(kāi)設(shè)有多個(gè)天線安裝孔（4），天線安裝孔（4）周圍的骨架上設(shè)置有多個(gè)天線支撐柱（6），天線支撐柱（6）上開(kāi)設(shè)有用以緊固天線的螺釘孔。本發(fā)明專利技術(shù)的有益效果是：它具有質(zhì)量輕、成本低以及優(yōu)良的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和良好的天線輻射均勻性的優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及共形天線
，特別是一種共形天線安裝骨架。
技術(shù)介紹
共形（橢）球面天線陣可實(shí)現(xiàn)半球面全方位的輻射。在眾多天線系統(tǒng)中具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。可用于地面通信系統(tǒng)，機(jī)載、車載動(dòng)中通系統(tǒng)，同時(shí)也能應(yīng)用于雷達(dá)、定位、導(dǎo)航領(lǐng)域。共形天線陣有很多種類，有錐形陣，球面陣，圓柱陣等。它具備常規(guī)平面天線陣的特性，同時(shí)也有很多不同之處。平面陣已經(jīng)很成熟應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，但其掃描角一般最多到60°左右。而球面陣可以全方位覆蓋。這在衛(wèi)星跟蹤，通信等領(lǐng)域能很好發(fā)揮作用。在達(dá)到同樣寬輻射角度的條件下，共形球面陣在體積、功耗、成本方面有很大的優(yōu)勢(shì)。但是球面陣的設(shè)計(jì)要求很高。相對(duì)于平面陣，其陣元分布不均勻，方向圖分析變得復(fù)雜。對(duì)于較大曲率半徑的陣列要想獲得低副瓣的方向圖，必須分配好各個(gè)陣元的位置，以使得所有陣元能夠有效指向制定的方向。同時(shí)非平面的的陣元輻射極化不整齊，因此可能導(dǎo)致交叉極化很高。（橢）球面結(jié)構(gòu)在加工方面難度較大，且成本很高，其設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：1、（橢）球面共形天線單元特性及單元間的互耦分析困難，2、共形陣列天線方向圖綜合困難，3、共形陣列天線極化控制困難，4、波束形成和控制復(fù)雜，5、測(cè)試（校準(zhǔn)）困難。本公司克服了上述難點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了一種全新的（橢）球面陣，以及支撐該橢球面陣天線的載體。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、安裝方便的共形天線安裝骨架。本專利技術(shù)的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種共形天線安裝骨架，它包括第一層骨架、第二層骨架和第三層骨架，所述的第一層骨架、第二層骨架、第三層骨架均在同一橢球面內(nèi)，且每一層的傾角均不相同，所述的第一層骨架、第二層骨架與橢球面相切，第三層骨架與第二層骨架的球面切線具有切線夾角a，所述的第一層骨架、第二層骨架、第三層骨架上均開(kāi)設(shè)有多個(gè)天線安裝孔，所述的天線安裝孔周圍的骨架上設(shè)置有多個(gè)天線支撐柱，天線支撐柱上開(kāi)設(shè)有用以緊固天線的螺釘孔。所述的第一層骨架上均勻開(kāi)設(shè)有四個(gè)天線安裝孔，所述的第二層骨架上均勻開(kāi)設(shè)有八個(gè)天線安裝孔，所述的第三層骨架上均勻開(kāi)設(shè)有11個(gè)天線安裝孔。所述的天線安裝孔周圍的骨架上設(shè)置有四個(gè)天線支撐柱。所述的第一層骨架的頂部還開(kāi)設(shè)有一定位裝置安裝孔，在定位裝置安裝孔周圍的骨架上還設(shè)置有四個(gè)用以安裝定位裝置的定位裝置定位柱，且第一層骨架的頂部為圓頂結(jié)構(gòu)。所述的第一層骨架和第二層骨架的相接環(huán)上以及第二層骨架和第三層骨架的相接環(huán)上均開(kāi)設(shè)有減重孔。所述的第三層骨架底部的外側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)均勻分布的天線支架安裝座，天線支架安裝座上開(kāi)設(shè)有螺紋通孔。所述的切線夾角a為10°。本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本專利技術(shù)的天線安裝骨架，分為三層骨架，在骨架上開(kāi)設(shè)有實(shí)現(xiàn)天線球面布陣的23個(gè)天線安裝孔，且每一層骨架之間具有不同的傾角，從而改善了天線輻射的均勻性即掃描范圍內(nèi)的增益平坦度，且骨架采用縷空結(jié)構(gòu)，即保證了骨架的性能，又降低了骨架的用料成本和重量；第一層骨架采用圓頂結(jié)構(gòu)，從而保證了天線安裝骨架的受力均勻性，從而提高了天線安裝骨架的穩(wěn)定性。附圖說(shuō)明圖1 為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖圖中，1-第一層骨架，2-第二層骨架，3-第三層骨架，4-天線安裝孔，5-定位裝置安裝孔，6-天線支撐柱，7-天線支架安裝座，8-減重孔，9-定位裝置定位柱。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步的描述，本專利技術(shù)的保護(hù)范圍不局限于以下所述：如圖1所示，一種共形天線安裝骨架，它包括第一層骨架1、第二層骨架2和第三層骨架3，所述的第一層骨架1、第二層骨架2、第三層骨架3均在同一橢球面內(nèi)，且每一層的傾角均不相同，所述的第一層骨架1、第二層骨架2與橢球面相切，第三層骨架3與第二層骨架1的球面切線具有切線夾角a，優(yōu)選的，切線夾角a為10°，通過(guò)這種方式，可以改善天線輻射的均勻性即掃描范圍內(nèi)的增益平坦度，在實(shí)際過(guò)程中，第一層骨架1、第二層骨架2和第三層骨架3并不僅限于橢球面，也可以是球面，所述的第一層骨架1、第二層骨架2、第三層骨架3上均開(kāi)設(shè)有多個(gè)天線安裝孔4，所述的天線安裝孔4周圍的骨架上設(shè)置有多個(gè)天線支撐柱6，天線支撐柱6上開(kāi)設(shè)有用以緊固天線的螺釘孔，因此本專利技術(shù)的第一層骨架1、第二層骨架2、第三層骨架3的結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的加工方式，其加工精度得不到滿足，而且加工難度非常大，因此本專利技術(shù)的骨架均采用3D加工技術(shù)加工而成。在本實(shí)施例中，所述的第一層骨架1上均勻開(kāi)設(shè)有四個(gè)天線安裝孔4，所述的第二層骨架2上均勻開(kāi)設(shè)有八個(gè)天線安裝孔4，所述的第三層骨架3上均勻開(kāi)設(shè)有11個(gè)天線安裝孔4，因此第一層骨架1、第二層骨架2、第三層骨架3上加起來(lái)總計(jì)23個(gè)天線，而23個(gè)天線，是滿足要求下得到的最小單元數(shù)，而這個(gè)雖小單元數(shù)是在整體指標(biāo)的要求下，以單元個(gè)數(shù)、位置等為變量，單元間距、橢球大小等為約束條件，將單元方向圖等效成點(diǎn)源方向圖用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化而得到的，其具體思路如下：首先從系統(tǒng)指標(biāo)出發(fā)，分解出共形天線所需達(dá)到的指標(biāo)要求。然后，從天線的指標(biāo)要求分析所需的天線單元特性以及共形天線陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。進(jìn)而通過(guò)優(yōu)化算法確定所需的單元方向圖，然后進(jìn)一步對(duì)共形陣列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)布局進(jìn)行優(yōu)化。天線陣列工作在S波段，帶寬為10%，掃描范圍為俯仰角-75°到75°，方位角0°-360°。天線陣列在掃描范圍內(nèi)的增益要大于13dBi，增益平坦度小于1dB。天線陣列能同時(shí)支持雙圓極化工作模式，且其軸比小于3dB。同時(shí)天線應(yīng)該能同時(shí)接受多于三個(gè)衛(wèi)星情報(bào)的能力。顯然，對(duì)一個(gè)共形相控陣來(lái)說(shuō)，其首先應(yīng)該被限制在一定的空間上，在這里我們限定其范圍在一個(gè)直徑小于300mm的半球內(nèi)。同時(shí)為了節(jié)約共形相控陣天線的成本，單元數(shù)和其位置是我們優(yōu)化的一個(gè)重要變量。其增益和增益平坦度是非常重要的優(yōu)化目標(biāo)。首先，擬定一個(gè)天線單元方向圖，現(xiàn)在有兩個(gè)變量：每個(gè)單元的位置坐標(biāo)(x, y, z)和天線單元的總數(shù)N。陣列的每個(gè)單元不能相交，其大小在限定在半球的半徑必須小于R，也就是說(shuō)，每一個(gè)單元的坐標(biāo)控制在一定的范圍之內(nèi)。另外，在整個(gè)上半空域，天線增益的優(yōu)化結(jié)果必須大于13 dBi，并且增益平坦度小于1 dB。我們使用遺傳算法對(duì)單元的分布以及單元數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化。如果這個(gè)擬定的單元方向圖不能優(yōu)化出滿足要求的結(jié)構(gòu)，對(duì)單元天線的方向圖進(jìn)行調(diào)整，選擇一個(gè)新的方向圖重新進(jìn)行優(yōu)化。在優(yōu)化目標(biāo)達(dá)到我們要求之后，我們按著擬定的方向圖去設(shè)計(jì)我們所需的單元方向圖，將此設(shè)計(jì)好的天線單元按照優(yōu)化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行排布，最后利用全波分析軟件進(jìn)行整體分析和優(yōu)化。在本實(shí)施例中，所述的天線安裝孔4周圍的骨架上設(shè)置有四個(gè)天線支撐柱6，天線支撐柱6的高度可以改變，從而可以通過(guò)改變天線支撐柱6的高度來(lái)改變天線單元的俯仰角，從而滿足實(shí)際的需求。在本實(shí)施例中，所述的第一層骨架1的頂部還開(kāi)設(shè)有一定位裝置安裝孔5，在定位裝置安裝孔5周圍的骨架上還設(shè)置有四個(gè)用以安裝定位裝置的定位裝置定位柱9，定位裝置采用GPS定位，而第一層骨架1的頂部采用圓頂結(jié)構(gòu)，其圓頂機(jī)構(gòu)的穹拱式的造型具有四周傳力的特點(diǎn)，這樣能在滿足相同受力的基礎(chǔ)上將支架的壁厚盡量減薄，從而降低天線安裝骨架的重量。在本實(shí)施例中，所述的第一層骨架1和第二層骨架2的相接環(huán)上以及第二層骨架2和第三層骨架3的相接環(huán)上均開(kāi)設(shè)有減重孔8，即第一層骨架1、第二層骨架2和第三層骨本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種共形天線安裝骨架，其特征在于：它包括第一層骨架（1）、第二層骨架（2）和第三層骨架（3），所述的第一層骨架（1）、第二層骨架（2）、第三層骨架（3）均在同一橢球面內(nèi)，且每一層的傾角均不相同，所述的第一層骨架（1）、第二層骨架（2）與橢球面相切，第三層骨架（3）與第二層骨架（1）的球面切線具有切線夾角a，所述的第一層骨架（1）、第二層骨架（2）、第三層骨架（3）上均開(kāi)設(shè)有多個(gè)天線安裝孔（4），所述的天線安裝孔（4）周圍的骨架上設(shè)置有多個(gè)天線支撐柱（6），天線支撐柱（6）上開(kāi)設(shè)有用以緊固天線的螺釘孔。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種共形天線安裝骨架，其特征在于：它包括第一層骨架（1）、第二層骨架（2）和第三層骨架（3），所述的第一層骨架（1）、第二層骨架（2）、第三層骨架（3）均在同一橢球面內(nèi)，且每一層的傾角均不相同，所述的第一層骨架（1）、第二層骨架（2）與橢球面相切，第三層骨架（3）與第二層骨架（1）的球面切線具有切線夾角a，所述的第一層骨架（1）、第二層骨架（2）、第三層骨架（3）上均開(kāi)設(shè)有多個(gè)天線安裝孔（4），所述的天線安裝孔（4）周圍的骨架上設(shè)置有多個(gè)天線支撐柱（6），天線支撐柱（6）上開(kāi)設(shè)有用以緊固天線的螺釘孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共形天線安裝骨架，其特征在于：所述的第一層骨架（1）上均勻開(kāi)設(shè)有四個(gè)天線安裝孔（4），所述的第二層骨架（2）上均勻開(kāi)設(shè)有八個(gè)天線安裝孔（4），所述的第三層骨架（3）上均勻開(kāi)設(shè)有11個(gè)天線安裝孔（4）。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蘭偉，燕標(biāo)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：成都泰格微電子研究所有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川;51