机载天线以及飞机的制作方法

1.本技术涉及天线技术领域，特别是涉及一种机载天线以及飞机。


背景技术：

2.目前，飞机通讯系统的终端设备为机载天线，机载天线的数据传输能力（即带宽）会关乎到飞机上机载天线的安装数量的多少。
3.传统技术中，机载天线的带宽较窄，需要安装多个不同频段的机载天线，来实现飞机通讯系统的接收或发射功能。
4.然而，由于机载天线的带宽偏窄，使得安装机载天线的数量会增多，造成飞机的负重过大。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够拓宽机载天线带宽的机载天线以及飞机。
6.第一方面，本技术提供了一种机载天线，该机载天线包括：底座、天线振子、宽带匹配网络和天线罩，天线罩与底座形成天线腔体，天线振子和宽带匹配网络位于天线腔体内部，且天线振子通过宽带匹配网络与安装机载天线的设备上的射频连接器连接；宽带匹配网络的品质因数小于预设阈值，用于在匹配机载天线输出阻抗的同时，拓宽机载天线的工作频段；其中，预设阈值为根据拓宽后的天线工作频段与拓宽前的天线工作频段的比值确定的，比值大于5。
7.在其中一个实施例中，上述宽带匹配网络的品质因数小于500。
8.在其中一个实施例中，上述宽带匹配网络的品质因数介于100-300之间。
9.在其中一个实施例中，上述宽带匹配网络包括多级串联的π型匹配网络、第一连接点和第二连接点；射频连接器通过第一连接点接入多级串联的π型匹配网络；天线振子通过第二连接点接入多级串联的π型匹配网络。
10.在其中一个实施例中，上述π型匹配网络包括第一t型微带枝节、第二t型微带枝节、电感、第一电容和第二电容；第一连接点与第一t型微带枝节的第一端连接，第一t型微带枝节的第二端通过电感连接第二t型微带枝节的第一端，第一t型微带枝节的第三端连接第一电容的第一端；第二t型微带枝节的第二端串联下一级π型匹配网络，第二t型微带枝节的第三端连接第二电容的第一端，第一电容的第二端连接第二电容的第二端，且第一电容的第二端连接第二电容的第二端均接地。
11.在其中一个实施例中，上述机载天线还包括防雷器件，上述防雷器件的一端与射频连接器电连接，防雷器件的另一端接地。
12.在其中一个实施例中，上述机载天线还包括至少一个支撑组件，支撑组件的一端与底座固定，支撑组件的另一端设置有卡槽；天线振子的一端通过非金属固定件可拆卸的
固定在卡槽内。
13.在其中一个实施例中，上述底座上开设有灌封口，天线腔体内部还包括通过灌封口填充进天线腔体的缓冲发泡组件；其中，缓冲发泡组件包括通过硬质聚氨酯发泡材料形成的组件或者通过聚碳酸酯形成的组件。
14.在其中一个实施例中，上述机载天线为刀型机载天线，天线振子为刀型天线振子；天线罩为采用复合气动特性的流线型玻璃天线罩。
15.在其中一个实施例中，底座上开设有通孔，射频连接器的一端穿过通孔接入多级串联的π型匹配网络。
16.在其中一个实施例中，机载天线工作在382mhz-602mhz频段。
17.第二方面，本技术还提供了一种飞机，机载天线外露安装于飞机的蒙皮表面。
18.本技术实施例提供一种机载天线以及飞机，该机载天线包括底座、天线振子、宽带匹配网络和天线罩，天线罩与底座形成天线腔体，天线振子和宽带匹配网络位于天线腔体内部，且天线振子通过宽带匹配网络与安装机载天线的设备上的射频连接器连接；宽带匹配网络的品质因数小于预设阈值，用于在匹配机载天线输出阻抗的同时，拓宽机载天线的工作频段。本实施例中，基于天线的工作频带拓宽需求进行天线调试仿真，由于宽带匹配网络的品质因数与天线拓宽后的频段大小有关，因此，基于多次仿真和调试，本实施例中的机载天线拓宽后的天线工作频段相较于拓宽前的天线工作频段，至少拓宽了5倍的工作带宽，因此基于多次实验数据以及工作频段拓宽的倍数可以确定一个较优的预设阈值，当宽带匹配网络的品质因数小于该预设阈值时，该宽带匹配网络除了能够匹配机载天线输出阻抗，还可以拓宽机载天线的工作频段，因此基于该宽带匹配网络就可以对机载天线进行优化，进而减少飞机上安装的机载天线的数量，减轻飞机的负重。
附图说明
19.图1为本技术实施例提供的机载天线的剖面图；图2为本技术实施例提供的机载天线的爆炸图；图3为本技术实施例提供的宽带匹配网络的结构示意图；图4为本技术实施例所提供的一级π型匹配网络的结构示意图；图5为本技术实施例提供的天线驻波比图；图6为本技术实施例提供的天线的方向图；图7为本技术另一实施例提供的机载天线的结构示意图。
20.附图标记：10、天线腔体；20、天线罩；30、天线振子；40、宽带匹配网络；50、支撑组件；60、底座；70、射频连接器；80、防雷器件；90、灌封口；11、第一连接点；12、第一t型微带枝节；1201、第一t型微带枝节的第一端；1202、第一t型微带枝节的第二端；1203、第一t型微带枝节的第三端；13、第一电容；1301、第一电容的第一端；1302、第一电容的第二端；14、第二t型微带枝节；1401、第二t型微带枝节的第一端；1402、第二t型微带枝
节的第二端；1403、第二t型微带枝节的第三端；15、第二电容；1501、第二电容的第一端；1502、第二电容的第二端；16、第二连接点。
具体实施方式
21.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
22.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
23.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如，两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
24.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
25.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
26.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
27.本技术实施例提供的机载天线的工作原理如下：飞机通讯系统的终端设备为机载天线，在机载天线中安装品质因数低于预设阈值的宽带匹配网络40可以拓宽机载天线的工作频段，在实现飞机通讯系统的接收或发射功能的同时，还可以减少飞机上机载天线的安装数量，减轻飞机的负重。基于此，下述通过具体的实施例介绍机载天线的结构和工作原理。
28.图1为本技术实施例提供的机载天线的剖面图，图2为本技术实施例提供的机载天线的爆炸图。如图1所示，该机载天线，包括：底座60、天线振子30、宽带匹配网络40和天线罩
20，天线罩20与底座60形成天线腔体10，天线振子30和宽带匹配网络40位于天线腔体10内部，且天线振子30通过宽带匹配网络40与安装机载天线的设备上的射频连接器70连接；宽带匹配网络40的品质因数小于预设阈值，用于在匹配机载天线输出阻抗的同时，拓宽机载天线的工作频段；其中，预设阈值为根据拓宽后的天线工作频段与拓宽前的天线工作频段的比值确定的，比值大于5。
29.具体地，上述底座60位于机载天线的底部，该底座60与天线罩20底部外延连接后形成天线腔体10。可选的，该天线罩20的底部外延可以扣设在底座60上，其也可以通过螺纹连接、铆接的方式与天线罩20的底部外延固定，本实施例对底座60与天线罩20的之间的连接方式并不作限定，只要其能满足底座60和天线罩20之间能够紧密连接即可。
30.可选的，该天线罩20为非金属的天线罩，其可以为透明的天线罩，也可以为非透明的天线罩，只要其能保证电磁波信号能够穿过天线罩，不影响辐射效果即可。另外，天线罩20外露于飞机表面的蒙皮安装。示例性的，天线罩20与飞机表面的蒙皮可以通过螺钉连接，本实施例中的天线罩20与飞机表面的蒙皮的连接方式仅是一种示例，只要其能满足天线罩20与飞机表面的蒙皮可以紧密连接即可。
31.可选的，该天线腔体10为底座60与天线罩20的底部外延连接而成的腔体，只要其能保证底座60与天线罩20围成的腔体为密闭腔体即可。可选的，上述天线罩20可以柱状的天线罩，还可以为具有一定锥度的圆台结构的天线罩，图1所示的刀型天线罩仅是一种示例，本实施例对天线罩20的具体结构并不做限定。
32.上述天线振子30和宽带匹配网络40固定于天线腔体10内，天线振子30和宽带匹配网络40之间可以通过焊接连接，还可以通过射频线缆连接，或者其他形式的馈电连接，只要其能满足辐射电磁波即可。上述天线振子30与宽带匹配40网络馈电连接后，通过该宽带匹配网络40与安装该机载天线的设备上的射频连接器70连接。可选的，如图1所示，该射频连接器70可以位于底座60的底部，该底座60上可以开设有通孔，射频连接器70的一端可以穿过所述通孔接入宽带匹配网络40，另一端可以外露于天线腔体10的底部；可选的，该射频连接器70还可以固定在底座60的其他位置，本实施例对射频连接器70的具体位置并不做限定，图1中射频连接器70的位置仅是一种示例，只要射频连接器70能够将从馈源过来的电磁波信号馈入宽带匹配网络40即可。
33.本实施例中，宽带匹配网络40的品质因数为一个低q值，实验人员基于天线的工作频带拓宽需求进行天线调试仿真时，由于宽带匹配网络40的品质因数与天线拓宽后的频段大小有关，因此，基于多次仿真和调试，本实施例中的机载天线拓宽后的天线工作频段相较于拓宽前的天线工作频段，至少拓宽了5倍的工作带宽，因此基于多次实验数据以及工作频段拓宽的倍数可以确定一个较优的预设阈值，当宽带匹配网络40的品质因数小于该预设阈值时，该宽带匹配网络40除了能够匹配机载天线输出阻抗，还可以拓宽机载天线的工作频段，因此基于该宽带匹配网络40就可以对机载天线进行优化。可选的，上述宽带匹配网络40的品质因数小于500，优选的，上述宽带匹配网络40的品质因数可以介于100-300之间。
34.可选的，上述宽带匹配网络40可以为包含微带枝节或者微带传输线的匹配网络，还可以为包含微带枝节和电容、或者电感的匹配网络，本实施例对宽带匹配网络的具体结构并不做限定，只要其品质因数小于预设阈值、并且能够将机载天线的输出阻抗匹配至50ω或者接近50ω即可。
35.本技术实施例提供的机载天线，该机载天线包括底座60、天线振子30、宽带匹配网络40和天线罩20，天线罩20与底座60形成天线腔体10，天线振子30和宽带匹配网络40位于天线腔体10内部，且天线振子30通过宽带匹配网络40与安装机载天线的设备上的射频连接器70连接；宽带匹配网络40的品质因数小于预设阈值，用于在匹配机载天线输出阻抗的同时，拓宽机载天线的工作频段。本实施例中，基于天线的工作频带拓宽需求进行天线调试仿真，由于宽带匹配网络40的品质因数与天线拓宽后的频段大小有关，因此，基于多次仿真和调试，本实施例中的机载天线拓宽后的天线工作频段相较于拓宽前的天线工作频段，至少拓宽了5倍的工作带宽，因此基于多次实验数据以及工作频段拓宽的倍数可以确定一个较优的预设阈值，当宽带匹配网络40的品质因数小于该预设阈值时，该宽带匹配网络40除了能够匹配机载天线输出阻抗，还可以拓宽机载天线的工作频段，因此基于该宽带匹配网络40就可以对机载天线进行优化，进而减少飞机上安装的机载天线的数量，减轻飞机的负重。
36.图3为本技术另一实施例提供的宽带匹配网络的结构示意图。如图3所示，该宽带匹配网络40包括多级串联的π型匹配网络、第一连接点11和第二连接点16；上述射频连接器70通过第一连接点11接入多级串联的π型匹配网络；上述天线振子30通过第二连接点16接入多级串联的π型匹配网络。
37.具体的，本实施例中的宽带匹配网络40可以包括多级串联的π型匹配网络，图3所示的3级π型匹配网络仅是一种示例。需要说明的是，在多级π型匹配网络串联时，可以是如图3所示的直接串联，还可以是在前一级的π型匹配网络后串联电容、电容或者电感等元件后再与下一级的π型匹配网络串联，还可以是在前一级的π型匹配网络后串联阻容感特性可变的微带枝节后再与下一级的π型匹配网络串联，本实施例对宽带匹配网络40的多级π型匹配网络的具体串联形式并不做限定。可选的，对于每级π型匹配网络，其可以是微带枝节以及若干电容或者电感构成的π型匹配网络，还可以是通过多个微带枝节构成的π型匹配网络，图3中π型匹配网络的结构仅是一种示例。
38.进一步地，基于上述宽带匹配网络40的结构，宽带匹配网络40的输入端即为第一连接点11，输出端即为第二连接点16；上述射频连接器70通过该第一连接点11接入多级串联的π型匹配网络，天线振子30通过第二连接点16接入上述多级串联的π型匹配网络。
39.进一步地，本技术实施例还提供了图4所示的一级π型匹配网络的结构示意图。结合图3和图4所示，上述π型匹配网络包括第一t型微带枝节12、第二t型微带枝节14、电感、第一电容13和第二电容15；所述第一连接点11与所述第一t型微带枝节的第一端1201连接，所述第一t型微带枝节的第二端1202通过所述电感连接所述第二t型微带枝节的第一端1401，所述第一t型微带枝节的第三端1203连接所述第一电容的第一端1301；所述第二t型微带枝节的第二端1402串联下一级π型匹配网络，所述第二t型微带枝节的第三端1403连接所述第二电容的第一端1501，所述第一电容的第二端1302连接所述第二电容的第二端1502，且所述第一电容的第二端1302连接所述第二电容的第二端1502均接地。
40.具体地，结合图3和图4，该π型匹配网络中所包含的第一t型微带枝节12和第二t型微带枝节14的长度以及宽度可以根据机载天线的输出阻抗匹配以及品质因数的大小灵活调整。上述第一连接点11与所述第一t型微带枝节的第一端1201连接，所述第一t型微带枝节的第二端1202通过电感连接第二t型微带枝节的第一端1401，可选的，该电感可以是一个也可以是多个，本实施例对此并不做限定，根据具体的匹配情况可以灵活调整；第二t型微
带枝节的第二端1402串联下一级π型匹配网络，第二t型微带枝节的第三端1403连接所述第二电容的第一端1501，且第一t型微带枝节的第三端1203连接第一电容的第一端1301，且所述第一电容的第二端1302连接所述第二电容的第二端1502，且二者连接后均接地。可选的，上述第一电容13可以为一个电容，还可以多个电容；第二电容15可以为一个电容，还可以为多个电容，只要保证该π型匹配网络的阻抗匹配功能以及拓宽频带的功能即可。
41.可选的，基于图3和图4的宽带匹配网络40的结构，其实现的天线驻波比可以如图5所示，所实现的天线的方向图可以如图6所示，基于该宽带匹配网络40，该机载天线的工作频段可以工作在382mhz-602mhz。
42.本技术实施例提供的宽带匹配网络40，通过采用多级串联的π型匹配网络，并且采用微带枝节匹配的方式，可以使其具有较低的品质因数（例如该宽带匹配网络的品质因素可以介于100-300之间），进而基于该较低的品质因数就可以较好的实现天线的频段拓宽，从而无需在飞机表面安装多个天线，仅需要安装一个即可，本实施例大大减少了飞机表面上安装的天线个数，降低了多个天线之间的电磁耦合干扰，并且也极大的降低了飞机的负重。
43.图7为本技术另一实施例提供的机载天线的结构示意图。在上述实施例的基础上，如图7所示，该机载天线还包括防雷器件80。可选的，该机载天线还包括至少一个支撑组件50，所述支撑组件50的一端与所述底座60固定，所述支撑组件50的另一端设置有卡槽；所述天线振子30的一端通过非金属固定件可拆卸的固定在所述卡槽内。
44.具体的，结合图7，以及参见图3和图4所示，上述机载天线还包括防雷器件80，上述防雷器件80的一端与射频连接器70电连接，防雷器件80的另一端接地。可选的，该防雷器件80可以是防雷二极管，还可以是其他的具有防雷功能的器件，通过将该防雷器件80接地，可以使得当机载天线收到雷暴电流时可以将该雷暴电流导入到地，从而使得机载天线可以避免被雷击，大大提高了机载天线的使用寿命和使用安全性。
45.进一步地，上述支撑组件50为非金属的支撑组件。示例性的，上述支撑组件50的材料可以为碳纤维。对于本技术实施例中的支撑组件50，只要其能满足质量轻、刚性好以及稳定性高，可以很好地支撑天线振子30即可。
46.可选的，本实施例中的机载天线，其底座60上还可以开设有灌封口90，所述天线腔体10内部还包括通过所述灌封口90填充进所述天线腔体10的缓冲发泡组件；其中，所述缓冲发泡组件包括通过硬质聚氨酯发泡材料形成的组件或者通过聚碳酸酯形成的组件。上述缓冲发泡组件的重量更轻，可以满足机动过载和承受极大的气动阻力。
47.可选的，本实施例中的机载天线的天线罩20可以为刀型的天线罩，该刀型的天线罩可以为采用复合气动特性的流线型玻璃天线罩，上述机载天线的天线振子30可以为刀型天线振子。基于该刀型的机载天线，其风阻小、符合机载环境。
48.本技术另一实施例还提供了一种飞机，机载天线外露安装于所述飞机的蒙皮表面。基于本实施例的机载天线，上述飞机的工作信号带宽也相应的得到了拓宽，从而使得飞机的通信频段范围更加兼容，并且无需安装多个天线，大大减少了飞机表面上的天线个数，降低了多个天线之间的电磁耦合干扰，并且也极大的降低了飞机的负重。
49.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛
盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
50.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。