[发明专利]双馈双频共孔径导航天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线系统，尤其涉及一种共孔径导航天线。

背景技术

近年来，随着航空航天技术的快速发展，现代无线通信技术进步迅猛，各种机载电子设备的数量和种类都达到了前所未有的程度。众多的天线不仅会在安装位置上有一定的冲突，天线遮挡和电磁兼容问题也会接踵而至。目前，解决此类问题常采用措施之一是天线小型化，其缺点是某些类型天线小型化实现较难，并且天线小型化降低了天线效率；另一种措施是使用单一天线覆盖多频段工作，其缺点是单个射频接口势必要求后端增加别的电子器件实现不同功能。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种双馈双频共孔径导航天线，能够覆盖两个工作频段，具有两个独立射频输出接口，两天线复合设计于同一孔径内，实现两种不同功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括上层辐射体、下层辐射体和金属腔体。天线的金属腔体为一端开口一端封闭的中空腔体，下层辐射体位于金属腔体内且辐射面朝向金属腔体开口端，四根短路柱连接在金属腔体封闭端和下层辐射体之间，下层辐射体和金属腔体之间填充支撑介质，上层辐射体的辐射面同轴嵌套在下层辐射体的辐射面中，下层辐射体采用穿过金属腔体封闭端的接插件作为射频输出端口，上层辐射体采用穿过金属腔体封闭端、短路柱和下层辐射体的射频电缆作为射频输出端口。

所述的上层辐射体为微带贴片或单极子，下层辐射体为盘锥天线。

所述的上层辐射体、下层辐射体的外形为规则对称图形，包括规则多边形和圆形。

本发明的有益效果是：通过改变上下两层辐射体大小，可以调整天线的覆盖频率。将两个原本独立工作的天线复合设计于一个孔径内，在天线尺寸没有增加的条件下，复合天线辐射性能能够与原独立天线基本保持相当；具有两个独立的输出端口，两种功能实现互不影响。通过增加上下两层辐射体厚度，也可以改善天线频带内阻抗特性，拓展频带宽度。

附图说明

图1为本发明共孔径天线的组装结构切面示意图；

图2为本发明共孔径天线的组装结构立体示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明针对机载平台孔径综合要求，将原独立功能天线复合设计于同一口径中，共孔径天线尺寸与原低频工作独立天线一致，共孔径天线电气性能与原独立天线性能相当，解决了一个孔径综合多个天线实现多种功能的难题。

本发明提供的机载共孔径导航天线包括：上下两层辐射体、四根贯穿天线金属腔体底板和下层辐射体的短路柱、填充与下层辐射体和金属腔体之间的支撑介质、一根贯穿下层辐射体和其中一个短路柱连接上层辐射体的射频电缆。上层辐射体可以为覆铜介质板或圆形片，下层辐射体处于上辐射体与天线金属腔体底板之间；上下层天线都形成全向辐射模式，并且覆盖不同频段、实现不同功能、具有各自独立的射频输出接口。上层辐射体尺寸小于下层辐射体。上层辐射体和下层辐射体之间为加载介质材料或空气。射频电缆贯穿的短路柱为四个短路柱中的任意一个。

本发明的两层辐射体分别覆盖高低两个频段，下层辐射体工作于低频频段，采用接插件直接馈电，采用盘锥天线形式实现全向辐射，增加金属短路柱和介质材料加载设计改善阻抗匹配特性；上层辐射体工作于高频频段，采用微带贴片形式或单极子形式实现全向辐射，通过在下层辐射体及其中一个金属短路柱中内穿电缆组件实现射频输入/出。改变两层辐射体尺寸，可调整共孔径导航天线的工作频段；改变上层辐射体高度和横向尺寸可调节天线高频段谐振频率和辐射特性；改变下层辐射体高度和横向尺寸及短路柱位置可调节天线低频段谐振频率和辐射特性。共孔径天线外形尺寸与原单一天线一致，高、低频天线独立工作功能性能良好。

如图1所示，本发明的实施例包括天线金属腔体1、上层辐射体2、下层辐射体3、下层辐射体与金属腔体之间填充介质4、连接下层辐射体和金属腔体底部的短路柱5、接插件6、贯穿下层辐射体3和一个短路柱5连接上层辐射体2的电缆组件7。图中，下层辐射体与金属腔体间的支撑介质4一方面能够加强天线强度，另一方面选取适当的介电常数可以有效改善天线低频段阻抗特性，增加频带宽度。接插件6为下层天线射频输出端口。连接下层天线的金属短路柱5一方面起到支撑固定作用；另一方面其位置可以调节下层天线谐振频率；其次可以利用其对上层天线设计馈电形式。电缆组件7是上层天线射频输出端口。

本实施例中，上下层辐射体之间直接连接，利用螺钉将上层辐射体固定在下层辐射体上。

该天线上、下层辐射体外形通常为规则对称图形，以规则多边形和圆形为主。本发明共孔径天线在两个频段内的辐射特性和谐振特性分别由短路柱位置、辐射体尺寸及其高度来决定。如上层辐射体2的半径决定了该天线高频段的谐振频率和辐射特性；而下层辐射体3高度和尺寸半径以及短路柱位置决定了该天线的低频段的谐振频率和辐射特性。