一种共面多频卫星天线单元的制作方法

本实用新型涉及天线技术领域，特别是涉及一种共面多频卫星天线单元。

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。

应用于北斗、GPS,GLONASS等的卫星导航天线能够实时地提供准确、连续的位置、速度和时间等信息，进而完成对目标的导航、定位、监测与管理。由于具有高精度、全天候以及实时性等特点，卫星导航系统也在军事领域中得以广泛应用。同时，小型化的导航天线随着可接收的卫星导航星座越来越多(包括GPS、北斗、GLONASS、Galileo等)，即使在接收环境恶劣的情况下亦能确保用户可稳定可靠地接收到卫星信号，为常规弹药的智能化改造提供了可靠保证。

目前，传统弹载共形天线普遍存在工作频段狭窄，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普遍存在的工作频段狭窄，定位精度低的问题，提供一种共面多频卫星天线单元，该天线单元多频叠层陶瓷天线，能实现多频段工作，提高卫星天线的定位精度。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种共面多频卫星天线单元，共面多频卫星天线单元安装于弹体径向侧体上开设的天线槽内，包括与所述弹体径向侧体共面共形的共面外罩，所述共面外罩与所述天线槽形成第一空腔，还包括叠层介质天线、与叠层介质天线连接的信号处理PCB板，所述叠层介质天线包括多层尺寸不同的介质天线，采用叠层天线设计，能实现多频段工作，提高卫星天线的定位精度，所述共面外罩的外侧表面形状参考所述弹体径向侧体形状设计，使共面外罩外侧表面与所述弹体径向侧体表面无缝共面共形，所述叠层介质天线、信号处理PCB板均设于所述第一空腔内。叠层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。

所述天线槽的槽底开设有槽孔，所述底板腔体包括凹槽部和连接部，所述凹槽部嵌入所述槽孔内，所述底板腔体通过连接部与所述天线槽的槽体连接，所述信号处理PCB板边缘与所述底板腔体通过连接部连接，所述信号处理PCB板与所述底板腔体形成第二空腔；所述共面外罩与底板腔体和/或天线槽的槽体连接。充分优化内部空间，实现整机小型化，利用槽孔侧壁的厚度正好嵌放底板腔体的凹槽部，凹槽部与信号处理PCB板正好形成空腔，空腔用于信号处理PCB板上元器件的安置。

上述方案中，所述信号处理PCB板与底板腔体、所述共面外罩与底板腔体和/或天线槽的槽体、所述底板腔体与所述天线槽的槽体的连接方式为螺纹连接方式和/或胶粘方式，使所述共面外罩外侧表面与所述弹体径向侧体表面无缝共面共形。

上述方案中，所述叠层介质天线包括两层尺寸不同的介质天线，分别为上层介质天线、下层介质天线，所述上层介质天线尺寸小于所述下层介质天线。不同尺寸的介质天线设计，能实现多频段工作，提高卫星天线的定位精度。

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，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，所述共面外罩采用加厚尼龙材料。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。

上述方案中，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、本实用新型通过共面外罩配合弹体的共面共形设计，确保天线接受指令的同时提高其气动性能和结构可靠性，降低风阻等特点。

2、本实用新型采用采用叠层天线设计，能实现宽频段工作，提高卫星天线的定位精度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是叠层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，11-弹体径向侧体，2-天线槽，21-槽孔，22-槽体，3-共面外罩，31-共面外罩外侧表面，4-叠层介质天线，41-介质天线，42-上层介质天线，43-下层介质天线，44-机体金属地层，45-正方形介质层，46-上层辐射面层，47-馈电针，5-信号处理PCB板，6-底板腔体，61-凹槽部，62-连接部，7-第一空腔，8-第二空腔。

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。

如图1所示，一种共面多频卫星天线单元，所述共面多频卫星天线单元安装于弹体1径向侧体11上开设的天线槽2内，包括与所述弹体径向侧体共面共形的共面外罩3，所述共面外罩3与所述天线槽2形成第一空腔7，还包括叠层介质天线4，负责天线信号的接收、与叠层介质天线4连接的信号处理PCB板5，负责天线信号的滤波放大以及其他处理，所述叠层介质天线4包括多层尺寸不同的介质天线41,采用叠层天线设计，能实现多频段工作，提高卫星天线的定位精度，所述共面外罩3的外侧表面31形状参考所述弹体径向侧体11形状设计，使共面外罩外侧表面31与所述弹体径向侧体11表面无缝共面共形，所述叠层介质天线4、信号处理PCB板5均设于所述第一空腔7内。叠层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。

所述共面多频卫星天线单元安装于弹体径向侧体上开设的天线槽内。为了保证弹体共形天线在受控范围内任意位姿下都能可靠接收指令，需要在弹体径向侧体上阵列多个天线单元，例如二元阵、三元阵，天线单元设置得越多，越能保证其在任意位置下可靠地接收指令，但是多了后，效果并不显著，且容易增加重量和成本，二元或三元阵比较优选。当为二元阵时，是指两个天线单元在弹体径向侧体上呈180度对称分布；当为三元阵时，是指三个天线单元在弹体径向侧体上呈120度对称分布；本新型为其中的一个天线单元。

优选地，还包括用于安装所述信号处理PCB板6的底板腔体6，底板腔体起支撑和屏蔽作用。

优选地，所述天线槽2的槽底开设有槽孔21，所述底板腔体6包括凹槽部61和连接部62，所述凹槽部61嵌入所述槽孔21内，所述底板腔体6通过连接部62与所述天线槽2的槽体22连接，所述信号处理PCB板5边缘与所述底板腔体6通过连接部62连接，所述信号处理PCB板5与所述底板腔体6形成第二空腔8,充分优化内部空间，实现整机小型化，利用槽孔侧壁的厚度正好嵌放底板腔体的凹槽部，凹槽部与信号处理PCB板正好形成空腔，空腔用于信号处理PCB板上元器件的安置；所述共面外罩3与底板腔体6和/或天线槽2的槽体22连接。

优选地，所述信号处理PCB板5与底板腔体6、所述共面外罩3与底板腔体6和/或天线槽2的槽体22、所述底板腔体6与所述天线槽2的槽体22的连接方式为螺纹连接方式和/或胶粘方式，使所述共面外罩3外侧表面31与所述弹体1径向侧体11表面无缝共面共形。

优选地，所述叠层介质天线4包括两层尺寸不同的介质天线41，分别为上层介质天线42、下层介质天线43，所述上层介质天线42尺寸小于所述下层介质天线43。不同尺寸的介质天线设计，能实现多频段工作，提高卫星天线的定位精度。

优选地，所述介质天线41具体包括机体金属地层44，一般敷上导电金属层、正方形介质层45，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46，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47，所述馈电针47整体贯穿介质天线41，与上层辐射面层46相连，并进行锡焊熔接在一起，与机体金属地层44绝缘，并焊接在信号处理PCB板5上进行馈电；

所述正方形介质层45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45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。

优选地，所述信号处理PCB板5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用于将信号进行放大和滤波处理，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，本实施例采用好达声表滤波器以及英飞凌的放大芯片进行电路设计。

优选地，所述共面外罩3采用加厚尼龙材料。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。

优选地，所述底板腔体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。