CN104205484A - 耐高温天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温天线,包括天线罩、天线主体以及隔热材料层;所述天线罩采用高温防护材料制成,并界定出一个容置空间;所述天线主体设置于所述容置空间中,所述隔热材料层设置于所述容置空间内并包裹所述天线主体。本发明采用了热防护及热隔离双层技术,能在高达几百摄氏度的高温环境下稳定可靠工作,满足电气性能指标要求及机械性能指标要求;且其天线罩能通过采用与高速飞行器共形的结构设计,满足高速飞行器的空气动力学性能要求。
Description
本发明涉及一种天线,尤其涉及一种耐高温天线。
随着卫星导航技术的迅速发展,其应用领域不断扩大到包括测绘、 电信
、交通运输、水利、海洋渔业及地质勘探等诸多领域,在国防和现代化战争中更是发挥着巨大作用,高精度运动目标定位和精确制导导弹普遍使用了卫星导航***,弹载卫星导航天线除满足电气性能外还要满足特殊弹载环境性能要求,这些特殊要求包括与弹体共行以满足弹体的空气动力学性能要求、高强度的振动及耐高温性能要求。由于弹体与大气强烈摩擦产生的高温可达几百摄氏度,普通天线在这样的高温下难以正常工作甚至完全损坏,这就要求设计一种特殊结构的天线,能在此高温环境下可靠稳定的工作。
本发明要解决的技术问题在于,针对现有相关技术中存在的缺陷,提供一种耐高温天线,能在高达几百摄氏度的高温环境下稳定可靠工作,满足电气性能指标要求及机械性能指标要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种耐高温天线,包括天线罩、天线主体以及隔热材料层;所述天线罩采用高温防护材料制成,并界定出一个容置空间;所述天线主体设置于所述
容置空间中,所述隔热材料层设置于所述容置空间内并包裹所述天线主体 。
所述高温防护材料为聚酰亚胺或玻璃纤维复合材料。
所述天线罩包括上罩及下罩,所述上罩与下罩上下配合连接形成内部具有所述容置空间的所述天线罩;所述天线主体固定连接在所述上、下罩之间而设置在所述容置空间内;所述天线主体包括
PCB 板(印制电路板)、设于 PCB 板上的微带天线及支撑板,所述天线主体通过所述支撑板与所述上、下罩固定连接。
所述支撑板通过紧固件与所述上、下罩固定连接,所述支撑板上设有安装孔,所述上、下罩分别对应设有与所述安装孔连通的连接孔,所述紧固件穿过所述连接孔与所述安装孔,将所述支撑板固定连接在所述上、下罩之间;所述安装孔内周与所述紧固件之间套设有绝缘隔热垫圈。
所述紧固件自下而上依次穿过所述下罩的连接孔、所述支撑板的安装孔与所述上罩的连接孔,将所述下罩、所述支撑板及所述上罩固定连接,所述紧固件于所述上罩连接孔中的末端与所述上罩连接孔之间填充有隔热密封胶。
所述隔热材料层包括气凝胶层,其填设在所述天线主体与所述上、下罩之间,分别形成位于所述天线主体与所述上罩之间的第一气凝胶层、以及位于所述天线主体与所述下罩之间的第二气凝胶层。
所述隔热材料层还包括石英玻璃纤维布层,其设于所述第一气凝胶层与所述上罩之间。
所述耐高温天线为高速飞行器用耐高温卫星导航天线,所述天线罩与所述高速飞行器共形。
还包括设于所述天线罩上的射频接头,所述射频接头通过射频电缆连接所述天线主体。
所述射频接头设于所述天线罩的下罩上,所述下罩对应所述射频电缆设有电缆孔,所述射频电缆一端与所述射频接头连接,另一端穿过所述电缆孔与所述天线主体的 PCB
板连接。
本发明通过采用热防护及热隔离双层技术,使得天线
能在高达几百摄氏度的高温环境下稳定可靠工作,满足电气性能指标要求及机械性能指标要求。另外,其天线罩能通过采用与高速飞行器如导弹弹体共形的结构设计,满足高速飞行器的空气动力学性能要求。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图 1 是本发明的 耐高温天线的底部结构示意图;
图 2 是图 1 所示 耐高温天线 的后视 图;
图 3 是图 1 所示 耐高温天线的左视图;
图 4 是本发明的 耐高温天线的剖面结构示意图;
图 5 是图 4 所示 耐高温天线的天线主体的剖面结构示意图;
图 6 是本发明的 耐高温天线的天线主体的底部结构示意图。
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1至图4所示,本发明的耐高温天线,该耐高温天线为可安装于导弹等高速飞行器上的卫星导航天线,其包括天线罩1 、天线主体2以及隔热材料层 3
。天线罩1采用高温防护材料制成,并界定有一个容置空间。天线主体 2 设于天线罩1的容置空间中,隔热材料层 3 设置于容置空间内并包裹天线主体 2
。通过采用高温防护材料制成的天线罩1结合隔热材料层3,赋予天线的耐高温性能,使其能在高达几百摄氏度的高温环境下稳定可靠工作,满足全部电气性能指标要求及机械性能指标要求。
如图4所示,天线罩1包括上罩11及下罩12,天线主体2固定连接于该上罩11与下罩12之间。上罩11与下罩12通过其两者边缘配合设置而上下连接起来,形成内部具有容置空间的天线罩1,天线主体
2
密封在该天线罩1的容置空间内。上罩11与下罩12可一体加工形成,也可是通过紧固件5紧固连接。该天线罩1的内部尺寸根据天线主体的尺寸及安装要求进行加工设定。
为了满足天线罩1的高温防护性能,天线罩1至少需要满足以下四项要求:①、必须承受高达几百摄氏度的温度环境,具有良好的热冲击性,并在此高温下保持足够的机械强度和适当的弹性模量;②、具优良的电气性能,其材料的透波性能要好,即对电磁波的反射和透过损耗要小,这就要求材料的介电常数和介质损耗正切值都要小;③、具良好的耐候性,经得起太阳辐射、雨蚀等自然环境条件;④、材料具有良好的可机械加工性能,能使用车床、铣床等加工设备加工与高速飞行器如导弹弹体共形的外形。因此,天线罩1可采用聚酰亚胺或玻璃纤维复合材料制成,然而不限于此。在本实施例中,天线罩1优选聚酰亚胺材料,该种材料具有耐高温、良好电气性能和机械加工性能等特点。
通过对天线罩1材料的选择,能够使得天线主体2能在一个温度较低的环境内工作,同时能够抗高强度的冲击振动,在高达 400
℃的温度环境下可以稳定可靠的工作,且各项电气性能指标符合要求。天线罩 1 可通过采用与高速飞行器如导弹弹体共形的结构设计,来满足弹体空气动力学性能。如图 2
及图 3 所示,在本实施例中,天线罩1的上罩11顶面以弧形设计,且顶面的高度自一侧到相对一侧递减。
如图4及图 5所示,天线主体2包括 PCB 板21、设于 PCB
板21上的微带天线22及支撑板23,微带天线22可通过连接件7(如螺钉)紧固或锡焊焊接在 PCB 板21上。微带天线 22 可工作于 GPS L1 、
GLONASS L1 、北斗二代 B1 、北斗二代 B3
四个频段,即能同时接收这三个卫星导航***的四个频率的信号,使得天线可以多频工作。可以理解的是,微带天线 22 的工作频段并不限于此。
PCB 板 21 则可通过螺钉等与支撑板 23 连接。所述支撑板 23 采用聚酰亚胺材料制成,天线主体 2
通过支撑板23与上罩11及下罩12固定连接,通过该支撑板 23 隔离天线罩 1 向内传导热量,以防影响天线主体 2 工作。支撑板 23 通过紧固件 5
与上、下罩11 、 12 固定连接,紧固件 5 可为螺栓。参考图 4 至图 6 所示,其中,在支撑板 23 周边上设有安装孔 230 ,上罩11与下罩 12
分别对应设有与安装孔 230 连通的连接孔110 、 120 ,通过紧固件穿过连接孔110 、 120 与安装孔230 ,将支撑板 23
固定连接在上、下罩11 、 12 之间。在安装孔 230 内周与紧固件5之间还套设有绝缘隔热垫圈24 ,用于隔离来自紧固件 5 的热传导。
在本实施例中,紧固件 5 自下而上依次穿过下罩 12 的连接孔 120 、支撑板 23 的安装孔 230
与上罩 11 的连接孔 110 ,将下罩 12 、支撑板 23 及上罩 11 固定连接。进一步地,紧固件 5 于上罩 11 连接孔 110 中的末端与上罩
11 连接孔 110 之间填充有隔热密封胶 6 。由上述可知,通过绝缘隔热垫圈 24 及隔热密封胶 6 的设置,进一步隔离热量向天线罩 1
内部传导,更有利地为天线主体 2 提供一个温度较低的工作环境。
如图 4 所示,隔热材料层 3 设于天线主体 2 与天线罩 1 的容置空间的内壁面之间,设置隔热材料层 3
的目的是为了隔离天线罩 1 外的高温以保护天线主体 2 能够在一个较低的温度环境下工作,考虑到从天线罩 1 外的高温到其内部的低温存在的较大温度差及天线罩 1
内较小的容置空间,该隔热材料层的材料需满足以下要求:①、实现近 400
℃温度差的隔温效果;②、介电常数低,最好接近空气的介电常数,以减少对天线电气性能的影响;③、在高温下能保持结构力学性能;④、较小的比重以减轻重量,较大的柔软度以便更好填充天线罩容置空间。
在本实施例中,隔热材料层 3 包括气凝胶层 31 ,其分别填设在天线主体 2 与上、下罩 11 、 12
之间,分别形成位于天线主体 2 与上罩 11 之间的第一气凝胶层 311 、以及位于天线主体 2 与下罩 12 之间的第二气凝胶层 312 。该气凝胶层 31
采用新型纳米材料气凝胶形成,其具有耐高温、重量轻、低损耗及低介质常数的特点,能够满足上述要求。
如图 4 所示,隔热材料层 3 还包括石英玻璃纤维布层 32 ,其设于第一气凝胶层 311 与上罩 11
之间,该石英玻璃纤维布层 32 采用低密度的石英玻璃纤维织造而成。该石英玻璃纤维布层 32 可 1-3 层或 3
层以上叠加设置,优选两层叠加设置。通过气凝胶层 31 与石英玻璃纤维布层 32 结合运用,达到了隔离天线罩 1 外高温的目的。
如图 1 至图 4 所示,本发明的耐高温天线还包括设于天线罩 1 上的射频接头 4 ,该射频接头 4
设在天线罩 1 的下罩 12 上并通过射频电缆 41 连接天线主体 2 。射频接头 4 与下罩 12 可通过螺钉等紧固连接。其中,下罩 12 对应射频电缆
41 设有电缆孔 121 ,电缆孔 121 贯通至天线罩 1 内部,射频电缆 41 一端与射频接头 4 连接,另一端穿过电缆孔 121 与天线主体 2 的
PCB 板 21 连接。在本实施例中,射频接头 4 横向安装在下罩 12 上,射频电缆 41 穿置在电缆孔 121 中,其一端与射频接头 4
连接,另一端伸至天线罩 1 内部与 PCB 板 21 连接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干个改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
- 一种耐高温天线,其特征在于,包括天线罩( 1 )、天线主体( 2 )以及隔热材料层( 3 );所述天线罩( 1 )采用高温防护材料制成,并界定出一个容置空间;所述天线主体( 2 )设置于所述容置空间中,所述隔热材料层( 3 )设置于所述容置空间内并包裹所述天线 主体( 2 ) 。
- 根据权利要求 1 所述的耐高温天线,其特征在于,所述高温防护材料为聚酰亚胺或玻璃纤维复合材料 。
- 根据权利要求 1 所述的耐高温天线,其特征在于,所述天线罩( 1 )包括上罩( 11 )及下罩( 12 ),所述上罩( 11 )与下罩( 12 )上下配合连接形成内部具有所述容置空间的所述天线罩( 1 );所述天线主体( 2 )固定连接在所述上、下罩( 11 、 12 )之间而设置在所述容置空间内;所述天线主体( 2 )包括 PCB 板( 21 )、设于 PCB 板( 21 )上的微带天线( 22 )及支撑板( 23 ),所述天线主体( 2 )通过所述支撑板( 23 )与所述上、下罩( 11 、 12 )固定连接 。
- 根据权利要求 3 所述的耐高温天线,其特征在于,所述支撑板( 23 )通过紧固件( 5 )与所述上、下罩( 11 、 12 )固定连接,所述支撑板( 23 )上设有安装孔( 230 ),所述上、下罩( 11 、 12 )分别对应设有与所述安装孔( 230 )连通的连接孔( 110 、 120 ),所述紧固件( 5 )穿过所述连接孔( 110 、 120 )与所述安装孔( 230 ),将所述支撑板( 23 )固定连接在所述上、下罩(11 、 12 )之间;所述安装孔( 230 )内周与所述紧固件( 5 )之间套设有绝缘隔热垫圈( 24 ) 。
- 根据权利要求 4 所述的耐高温天线,其特征在于,所述紧固件( 5 )自下而上依次穿过所述下罩( 12 )的连接孔( 120 )、所述支撑板( 23 )的安装孔( 230 )与所述上罩( 11 )的连接孔(110),将所述下罩( 12 )、所述支撑板( 23 )及所述上罩(11)固定连接,所述紧固件( 5 )于所述上罩( 11 )连接孔(110)中的末端与所述上罩(11)连接孔( 110 )之间填充有隔热密封胶(6) 。
- 根据权利要求 1-5 任一项所述的耐高温天线,其特征在于,所述隔热材料层(3)包括气凝胶层(31),其填设在所述天线主体(2)与所述上、下罩(11 、 12)之间,分别形成位于所述天线主体( 2 )与所述上罩( 11 )之间的第一气凝胶层( 311 )、以及位于所述天线主体( 2 )与所述下罩( 12 )之间的第二气凝胶层( 312 ) 。
- 根据权利要求 6 所述的耐高温天线,其特征在于,所述隔热材料层( 3 )还包括石英玻璃纤维布层( 32 ),其设于所述第一气凝胶层( 311 )与所述上罩( 11 )之间 。
- 根据权利要求 1-5 任一项所述的耐高温天线,其特征在于,所述耐高温天线为高速飞行器用耐高温卫星导航天线,所述天线罩( 1 )与所述高速飞行器共形 。
- 根据权利要求 1-5 任一项所述的耐高温天线,其特征在于,还包括设于所述天线罩( 1 )上的射频接头( 4 ),所述射频接头( 4 )通过射频电缆( 41 )连接所述天线主体( 2 ) 。
- 根据权利要求 9 所述的耐高温天线,其特征在于,所述射频接头( 4 )设于所述天线罩( 1 )的下罩( 12 )上,所述下罩( 12 )对应所述射频电缆( 41 )设有电缆孔( 121 ),所述射频电缆( 41 )一端与所述射频接头( 4 )连接,另一端穿过所述电缆孔( 121 )与所述天线主体( 2 )的 PCB 板( 21 )连接。
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