一种新型圆形共形天线结构的制作方法

1.本实用新型涉及无人飞行器数据链天线技术领域，具体涉及一种新型圆形共形天线结构。


背景技术：

2.共形天线在航空航天、通信等领域有广泛的应用，尤其是微带结构的共性天线，具有尺寸小、重量轻等特点，易于与飞行器结构共形，对飞行器的飞行影响较小。
3.目前，主流的共形天线一般将天线集成在无人飞行器的部分区域，只能对用单个天线对某一个方向实现覆盖，或者用阵列天线对某一个面内实现覆盖，对于某些需要信号前后覆盖的飞行器，只能采取多天线方案进行设计，现有的飞行器天线存在以下问题：
4.1、单个天线只能实现单一方向上的信号覆盖；
5.2、阵列天线可以实现某个面的全向覆盖，但其需要增加匹配网络，且调试复杂；
6.3、阵列天线尺寸较大，特别是低频天线，尺寸会更大；
7.4、单个天线或阵列天线均无法实现前后信号同时覆盖。


技术实现要素：

8.鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本实用新型实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种新型圆形共形天线结构，具体方案如下：
9.一种新型圆形共形天线结构，所述结构包括共形天线，所述共形天线包括多个天线耦合单元，多个所述天线耦合单元设置于圆柱形飞行器外筒外壁上，且于圆柱形飞行器外筒外壁上围成一圈，相邻天线耦合单元之间相互耦合。
10.进一步地，所述圆柱形飞行器外筒内套有作为共形天线的天线反射板的金属反射筒。
11.进一步地，每个所述天线耦合单元的首端为凸形，尾端为凹形，后一天线耦合单元的首端凸形部嵌入前一天线耦合单元尾端凹形部中，两相邻天线耦合单元首尾处凸凹配合且具有一定的缝隙。
12.进一步地，至少一个天线耦合单元中间开设有一定宽度的缝隙，并在缝隙间沿缝隙长度方向设置有两条等长等宽的天线馈电线，两天线馈电线间具有一定间缝。
13.进一步地，所述天线耦合单元沿着圆柱形飞行器外筒中间垂直面呈左右对称。
14.进一步地，所述圆柱形飞行器外筒为非金属材料的外筒。
15.进一步地，所述圆柱形飞行器外筒为玻璃钢材料的外筒。
16.进一步地，所述圆柱形飞行器外筒外壁还设置有天线罩，所述天线罩罩住所述共形天线。
17.进一步地，所述圆柱形飞行器外筒外壁设置有环形凹槽，所述共形天线的多个天线耦合单元设置于圆柱形飞行器外筒外壁的环形凹槽中，所述天线罩为与所述环形凹槽适配的环形天线罩，即所述环形天线罩与所述环形凹槽的环宽相等，所述环形天线罩盖于所
述环形凹槽上。
18.进一步地，所述环形天线罩外径与圆柱形飞行器外筒外径相等。
19.本实用新型具有以下有益效果：
20.1.覆盖区域宽：使用圆形磁偶极子天线，与飞行器共形，保证飞行器斜前方和斜后方的信号覆盖，且对正下方一定区域也有覆盖；
21.2.覆盖距离远：在飞行器内部的设置反射筒作为天线反射板，使得共形天线在不增加成本基础上增加了天线的增益；
22.3.可调馈点：根据馈电微带线的宽度和长度，辐射单元凹凸尺寸，调整天线匹配，灵活降低飞行器复杂环境对天线的影响；
23.4.共形：将天线与飞行器壁共形，不增加天线成本，且降低天线对飞行器结构方案设计的影响；
24.5.节约成本：使用一个天线即可实现对飞行器不同方向上的信号覆盖，减少了飞行器上天线的数量，降低飞行器成本。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例提供的一种新型圆形共线结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例提供的天线耦合单元圆形共形天线的结构示意图；
27.图3为本实用新型实施例提供的s11仿真曲线；
28.图4为本实用新型实施例提供的天线3d辐射图；
29.图5为本实用新型实施例提供的f0频点共形天线斜前向45
°
e面仿真 2d方向图；
30.图6为本实用新型实施例提供的f0频点共形天线斜后向45
°
e面仿真 2d方向图；
31.图7为本实用新型实施例提供的f0频点共形天线正下方e面仿真2d方向图。
32.图中：1、共形天线，2、圆柱形飞行器外筒，3、发射筒，11、天线馈电线，12、天线耦合单元。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.本实用新型旨在提供一种能适应复杂环境的共形天线，可以与筒状飞行器壁共形，不占用飞行器内部宝贵的空间。且一个天线实现飞行器斜前后两个方向的信号覆盖，减少飞行器所需天线数量，极大节约了飞行器空间和重量，这有助于提升飞行器其它方面的性能。
35.现代高科技局部战争要求不同作战单元之间可以实时收发各种数据信息和指令，从而实现快速精准的各军种联合作战行动。科技的发展为战争的信息化、智能化提供了有力保证。无人飞行器作为战争中的重要装配，其信息融合和信息共享的需求越来越高，数据链作为飞行器与地面的重要连接设备，越来越受到的重视。现代航空系统对于数据链系统提出了高速率、抗干扰、易于安装、适应性好等要求，而天线作为数据链系统的关键部件，其
重要性尤为突出
36.目前，由于战争形式的多样性，飞行器的使用场景也越来越细化，飞行器功能越来越强大，留给天线的空间也越来越少，要求也越来越高。本实用新型设计了一种新型圆形共形天线，该天线与飞行器壁共形，解决了一个天线无法同时进行前后两个方向上的信号覆盖，减少了天线占用飞行器的空间，并降低飞行器的重量和成本。
37.图1
‑
2所示为圆柱形飞行器外壁上的共形天线示意图，包含了共形天线1，所述共形天线1包括多个天线耦合单元12，多个所述天线耦合单元12 设置于圆柱形飞行器外筒2外壁上，且于圆柱形飞行器外筒2外壁上围成一圈，相邻天线耦合单元12之间相互耦合。
38.其中，环形共形天线属于微带贴片天线，放置在圆柱形飞行器外表面，厚度根据实际需要设计，圆柱形飞行器外筒2为非金属材料，为了保证强度稳定可靠，一般选取玻璃钢材料，圆柱形飞行器外筒2外筒内侧，放置一段金属反射筒3，作为天线反射板，增强天线的对外辐射能力，调节反射筒3 的长度可以微调天线方向图辐射方位，根据飞行器实际使用环境，如果天线有防水等特殊要求，可以在天线外侧增加一个天线罩，此时天线需做下沉设计，保证增加的天线外罩直径与飞行器外表面保持一致，消除天线对飞行器空气阻力设计的影响。
39.共形天线1由多个带有凹凸状的天线耦合单元12组成，且沿着飞行器垂直面呈左右对称。天线耦合单元12的具体数量根据飞行器的周长和谐振点的位置调试确定，天线耦合单元12数量越多，天线向前后辐射的不圆度越好，相邻两个天线耦合单元12通过凹凸型缝隙耦合馈电，确保缝隙两侧电流同向，调试缝隙的宽度和长度，可以优化天线频偏和谐振深度，其中，所述天线耦合单元12为磁偶极子天线。
40.在耦合单元中间开缝增加两条等长等宽的天线馈电线11，调整天线馈电线11间缝隙宽度和馈电线长度，可以在不改变天线耦合单元12前提下微调天线匹配，并增加天线对下方的信号覆。
41.图3为s11仿真结果，s11在
‑
15以下，满足天线性能要求。
42.图4为共形天线的3d辐射图，z方向为飞行器水平轴方向，y轴正方向为飞行器正下方，从图4可以看出，在水平轴斜前向和斜后向均有覆盖，在正下方也有一定覆盖。
43.图5是f0频点共形天线斜前向45
°
e面仿真2d方向图，从图5中可以看出，天线最大增益在4db左右，不圆度在3db左右。
44.图6是f0频点共形天线斜后向45
°
e面仿真2d方向图，从图6中可以看出，天线最大增益在4db左右，不圆度在3db左右。
45.图7是f0频点共形天线正下方e面仿真2d方向图，90
°
方向为飞行器正下方，从图中可以看出，飞行器正下方天线有一定辐射，强度约1db，3db 波瓣宽度大约20
°
。
46.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。