一种高增益高精度头端弹载天线的制作方法

本实用新型涉及天线技术领域，特别是涉及一种高增益高精度头端弹载天线。

背景技术：

常规弹药的智能化改造是军事热门的科研领域之一，其中比较热门的智能化改造方向就是在弹药上装上能够接收信号的导航天线，接收导航卫星对目标的定位数据，使其投射方向更加准确无误。但是简单的导航天线和弹药的组合并不会使投射方向非常准确，其中需要考虑的问题很多，例如，由于弹上空间十分有限，对弹上天线提出了这样一些急迫而现实的需求:体积小、重量轻、能够与弹丸共形、在受控范围内任意位姿下都能可靠接收指令等。

为了不影响弹药的气动特性，能适应弹体机动所带来的天线指向变化的阵列共形天线是近年来研究弹载天线的重点。目前普遍使用的弹载阵列共形天线，通常是在弹体轴向上共形添加多个阵列天线以保证其在受控范围内任何位姿下都能可靠接收指令，轴向上的共形天线必须保证多个，这样的设计一方面造成整个装置在使用时重量增大，影响定位精度、造成可靠性下降；另一方面，造成成本增加。

此外，现有的弹载共形天线还存在定位精度低的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对现有弹载阵列共形天线必须保证天线多个，造成整体重量增加、成本增高的不足，提供一种高增益高精度头端弹载天线，该申请结构简单、在保证共形的基础上，相比现有技术在接收信号方面具有更高的可靠性。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种高增益高精度头端弹载天线，包括设于弹体头端的锥形外罩，所述锥形外罩与弹体头端形成一空腔；还包括介质天线、与介质天线连接的信号处理PCB板，所述锥形外罩形状锥度参考弹体形状锥度设计，使锥形外罩外部表面与所述弹体表面无缝共面共形，所述介质天线、信号处理PCB板均设于所述空腔内。整个天线装置设于弹体头端，区别于现有技术中需要阵列多个天线才能保证定位精度，此设计保证其在受控范围内360°都能可靠接收指令，同时重量减轻、成本降低。介质天线和信号处理PCB板密封为一体，保障其在恶劣的环境中能正常工作，减少信号损失。

上述方案中，还包括用于安装所述信号处理PCB板的底板腔体。

所述弹体头端开设有天线槽，所述底板腔体包括第一凹槽部、第二凹槽部、第一连接部和第二连接部，所述信号处理PCB板边缘通过第一连接部与所述底板腔体连接，所述信号处理PCB板与所述底板腔体的第一凹槽部形成第一空腔，充分优化内部空间，实现整机小型化，利用第一凹槽部侧壁的厚度，正好与所述信号处理PCB板形成第一空腔，第一空腔用于信号处理PCB板上元器件的安置；所述天线槽的槽体通过第二连接部与所述底板腔体连接，所述天线槽与所述底板腔体的第二凹槽部形成第二空腔；所述锥形外罩下端通过第二连接部与所述底板腔体连接，并与所述弹体表面无缝共面共形。天线槽的开设，在同等大小的锥形外罩下，具有更大的内部空间，充分优化内部空间，实现整机小型化。

信号处理PCB板与底板腔体、所述锥形外罩与底板腔体、所述底板腔体与所述天线槽之间的连接方式为螺纹连接或胶粘连接，使所述锥形外罩表面与所述弹体表面无缝共面共形。

还包括信号解算模块，所述信号解算模块设置于所述第二空腔内，充分优化内部空间，实现整机小型化，利用第二凹槽部侧壁的厚度，正好与所述天线槽底部形成第二空腔，并与所述信号处理PCB板电连接，将经过信号处理PCB板处理后的信号送给信号解算模块进行处理和决策。充分利用空腔内，优化内部空间，实现整机小型化。

上述方案中，所述信号处理PCB板为FR4环氧板，所述FR4环氧板下侧面设置有低噪声信号模块LNA，所述低噪声信号模块LNA是将信号进行放大和滤波的部分。

所述低噪声信号模块LNA采用旁路高抑制声表滤波器、P1压缩点高的放大管，保证电路的低噪无失真传输。

上述方案中，所述介质天线具体包括机体金属地层，一般敷上导电金属层、正方形介质层，设置为正方形，保证在XY方向上共振基本一致，从而达到均匀收星的效果、上层辐射面层，上层辐射银面形状根据工作频率进行调整，实现天线谐振、馈电针，用于介质天线与信号处理PCB板的连接，所述馈电针整体贯穿介质天线，与上层辐射面相连，并进行锡焊熔接在一起，与机体金属地层绝缘，并焊接在信号处理PCB板上进行馈电；

所述正方形介质层采用中低介电常数陶瓷材料，中低介电常数陶瓷材料具有辐射面积大效率高的特点，其介电常数因工作频率的更改可从6-16进行调整，具有良好的驻波比；正方形介质层厚度为4mm-10mm，增加介质层厚度，为了提高天线低仰角增益、增加带宽、增加天线辐射性能。

上述方案中，所述馈电针数量为4个，提高定位精度，所述馈电针距离所述正方形介质层几何中心5mm处均匀阵列，形成四馈形式。馈针距离中心越远，阻抗越大，合理调整调整馈点距离，距离所述正方形介质层几何中心5mm处天线馈点阻抗为50欧姆。

所述信号处理PCB板还包括四路功分移相器，所述四路功分移相器与四个馈电针末端分别连接，使四点馈电实现顺时针0°、90°、180°、270°或逆时针0°、90°、180°、270°的相位变化，实现左旋圆极化或右旋圆极化，通过器件相位的精确控制，顺时针或逆时针每个馈点的相位差精确控制在90±1°，保证相位差值精度，有利于提高天线的相位中心稳定度，提高天线的相位中心稳定性能提高卫星天线接收信号的位置精度，可由米级定位提高到毫米级或厘米级定位。

上述方案中，所述锥形外罩采用复合玻璃钢材料，此材料的外罩具有抗风抗震抗冲击功能，使整个天线结构可靠；所述底板腔体采用铝合金材质，此材料一方面重量轻，降低整个天线结构的重量，另一方面，成本相对铝来说更加低廉，此外还具有信号屏蔽作用。

综上，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过在弹体头端开设锥形外罩，只需在其内嵌一根天线，即可确保天线可靠地接受信号，整个天线重量减轻，定位可靠性增大、成本降低；在头端设置天线，相比于现有技术在轴向上阵列设置天线来说，可360°可靠接收信号，保证其在受控范围内任何位姿下都能可靠接收指令。头端锥形外罩的共形设计极大减小了风阻，提高了弹药的气动性能。

2、本实用新型采用中低介电常数陶瓷材质制作天线，在其允许的工作频率内具有良好的驻波比，增大天线辐射效率；并通过增加介质厚度，提高天线辐射性能，增强天线接收效果，较传统弹载天线信噪比高2-3个CN值。

3、本实用新型采用采用四点馈电形式，并配合四路功分移相器进而实现天线的高精度和高增益，提高天线相位中心稳定度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是介质天线和信号处理PCB板的俯视图；

图3是本实用新型介质天线的侧面图；

图中标记：1-弹体，2-天线槽，2-1-槽体，3-锥形外罩，4-介质天线，4-1-机体金属地层，4-2-正方形介质层，4-3-上层辐射面层，4-4-馈电针，5-信号处理PCB板，6-底板腔体，6-1-第一凹槽部，6-2-第二凹槽部，6-3-第一连接部，6-4-第二连接部，7-第一空腔，8-第二空腔，9-空腔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种高增益高精度头端弹载天线,包括设于弹体1头端的锥形外罩3,锥形外罩为锥体状，锥形外罩3与弹体1头端形成一空腔9；还包括介质天线4，负责天线信号的接收、与介质天线4连接的信号处理PCB板5,此板选用FR4环氧板，在FR4环氧板下方雕刻有源电路以及堆放元器件，例如低噪声信号模块LNA，负责天线信号的滤波放大以及其他处理，低噪声信号模块LNA采用旁路高抑制声表滤波器、P1压缩点高的放大管，保证电路的低噪无失真传输，本实例采用嘉硕声表滤波器以及AVAGO的放大芯片进行电路设计，腔体起支撑和屏蔽作用,锥形外罩3形状锥度参考弹体1形状锥度设计，使锥形外罩3外部表面与弹体1表面无缝共面共形，介质天线4、信号处理PCB板5均设于空腔内9。整个天线装置设于弹体头端，区别于现有技术中需要阵列多个天线才能保证定位精度，此设计保证其在受控范围内360°都能可靠接收指令，同时重量减轻、成本降低。介质天线和信号处理PCB板密封为一体，保障其在恶劣的环境中能正常工作，减少信号损失。

优选地，还包括用于安装信号处理PCB板5的底板腔体6。

优选地，弹体1头端开设有天线槽2，天线槽的开设，在同等大小的锥形外罩下，具有更大的内部空间，充分优化内部空间，实现整机小型化，底板腔体包括第一凹槽部6-1、第二凹槽部6-2、第一连接部6-3和第二连接部6-4，信号处理PCB板5边缘通过第一连接部6-3与底板腔体6连接，信号处理PCB板5与底板腔体6的第一凹槽部6-1形成第一空腔7，充分优化内部空间，实现整机小型化，利用第一凹槽部侧壁的厚度，正好与信号处理PCB板形成第一空腔，第一空腔用于信号处理PCB板上元器件的安置；天线槽2的槽体2-1通过第二连接部6-4与底板腔体6连接，天线槽2与底板腔体6的第二凹槽部6-2形成第二空腔8，第二空腔安放信号解算模块，并与信号处理PCB板电连接，将经过信号处理PCB板处理后的信号送给信号解算模块进行处理和决策。利用第二凹槽部侧壁的厚度，正好与天线槽底部形成第二空腔，充分优化内部空间，实现整机小型化；锥形外罩3下端通过第二连接部6-4与底板腔体6连接，并与弹体1表面无缝共面共形。

优选地，信号处理PCB板5与底板腔体6、锥形外罩3与底板腔体6、底板腔体6与天线槽2之间的连接方式为螺纹连接或胶粘连接，使锥形外罩3表面与弹体1表面无缝共面共形。

优选地，介质天线4具体包括机体金属地层4-1，一般敷上导电金属层、正方形介质层4-2，设置为正方形，保证在XY方向上共振基本一致，从而达到均匀收星的效果、上层辐射面层4-3，上层辐射银面形状根据工作频率进行调整，实现天线谐振、馈电针4-4，馈电针4-4整体贯穿介质天线4，与上层辐射面层相连4-3，并进行锡焊熔接在一起，与机体金属地层4-1绝缘，并焊接在信号处理PCB板5上进行馈电；

正方形介质层4-2采用中低介电常数陶瓷材料，中低介电常数陶瓷材料具有辐射面积大效率高的特点，其介电常数因工作频率的更改可从6-16进行调整，具有良好的驻波比；正方形介质层4-2厚度为4mm-10mm，为了提高天线低仰角增益、增加带宽、增加天线辐射性能。

如图2所示，优选地，馈电针4-4数量为4个，提高定位精度，馈电针4-4距离正方形介质层几何中心5mm处均匀阵列，形成四馈形式。馈针距离中心越远，阻抗越大，合理调整调整馈点距离，距离正方形介质层几何中心5mm处天线馈点阻抗为50欧姆。信号处理PCB板5还包括四路功分移相器，四路功分移相器与四个馈电针末端分别连接，使四点馈电实现顺时针0°、90°、180°、270°或逆时针0°、90°、180°、270°的相位变化，实现左旋圆极化或右旋圆极化，通过器件相位的精确控制，顺时针或逆时针每个馈点的相位差精确控制在90±1°，保证相位差值精度，有利于提高天线的相位中心稳定度，提高天线的相位中心稳定性能提高卫星天线接收信号的位置精度，可由米级定位提高到毫米级或厘米级定位。

优选地，锥形外罩3采用复合玻璃钢材料。此材料的外罩具有抗风抗震抗冲击功能，使整个天线结构可靠；

底板腔体6采用铝合金材质。此材料一方面重量轻，降低整个天线结构的重量，另一方面，成本相对铝来说更加低廉。此外还具有信号屏蔽作用。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。