CN109509992A - 一种无源宽带射频测向天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无源宽带射频测向天线，包括X波段喇叭天线阵列、Ku波段喇叭天线阵列、全向天线；全向天线、X波段喇叭天线阵列和Ku波段喇叭天线阵列由上至下间隔设置；X波段喇叭天线阵列包括设置在同一水平面上的多个X波段喇叭天线，且多个X波段喇叭天线呈圆形排布；Ku波段喇叭天线阵列包括设置在同一水平面上的多个Ku波段喇叭天线，且多个Ku波段喇叭天线呈圆形排布；Ku波段喇叭天线阵列的圆心、X波段喇叭天线阵列的圆心和全向天线位于同一条竖直直线上；全向天线、每个X波段喇叭天线和每个Ku波段喇叭天线的射频信号输出端均通过射频前端与外部通信设备相连接；本发明可以通过简单的结构和合理的布局实现宽带射频信号的接收。

Description

一种无源宽带射频测向天线
【技术领域】
本发明属于无源微波天线技术领域，尤其涉及一种无源宽带射频测向天线。
【背景技术】
电子对抗在现代战争中的作用和地位越来越高，无源测向作为电子侦察的关键技术，可进行威胁告警并指明威胁方向，辅助辐射源信号的分选和识别，引导干扰机的干扰方向，实现对辐射源的定位。
目前的无源测向天线，由于安装结构复杂、布局不合理等问题，很难同时实现较高测向精度和较宽的频率带宽。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种无源宽带射频测向天线，以通过简单的结构和合理的布局实现宽带射频信号的接收。
本发明采用以下技术方案：一种无源宽带射频测向天线，包括用于接收8～12.5GHz射频信号的X波段喇叭天线阵列、用于接收11.5～18.0GHz射频信号的Ku波段喇叭天线阵列、用于接收8～18.0GHz射频信号作为基准信号的全向天线。
全向天线、X波段喇叭天线阵列和Ku波段喇叭天线阵列由上至下间隔设置；X波段喇叭天线阵列包括设置在同一水平面上的多个X波段喇叭天线，且多个X波段喇叭天线呈圆形排布；Ku波段喇叭天线阵列包括设置在同一水平面上的多个Ku波段喇叭天线，且多个Ku波段喇叭天线呈圆形排布；
Ku波段喇叭天线阵列的圆心、X波段喇叭天线阵列的圆心和全向天线位于同一条竖直直线上；
全向天线、每个X波段喇叭天线和每个Ku波段喇叭天线的射频信号输出端均通过射频前端与外部通信设备相连接。
进一步的，任意两个相邻的X波段喇叭天线与X波段喇叭天线阵列的圆心之间形成的夹角均相等；
任意两个相邻的Ku波段喇叭天线与Ku波段喇叭天线阵列的圆心之间形成的夹角均相等。
进一步的，每个X波段喇叭天线和Ku波段喇叭天线均安装在喇叭天线支架的侧面上，喇叭天线支架为棱台状。
进一步的，每个X波段喇叭天线和Ku波段喇叭天线极化方式为45°斜极化。
进一步的，喇叭天线支架的顶面与全向天线之间通过全向天线支架连接。
进一步的，喇叭天线支架底面通过支撑套筒安装在安装底座上，天线支架和安装底座之间形成容纳空间，射频前端安装于容纳空间内。
进一步的，喇叭天线支架顶面向外延伸设置有两个时统天线支架，每个时统天线架上均安装有时统天线，两个时统天线架以喇叭天线支架的顶面圆心对称设置。
进一步的，安装底座边缘上开设有U型槽，安装底座通过U型槽安装有天线罩，天线罩与U型槽之间通过橡胶密封绳密封。
进一步的，安装底座边缘设置有把手。
进一步的，安装底座上开设有通孔，通孔用于射频前端与外部通讯设备之间的传输线穿过。
本发明的有益效果是：本发明通过合理的排布X波段喇叭天线阵列和Ku波段喇叭天线阵列，实现在全X波段和全Ku波段的宽频段范围射频信号接收，通过合理的角度布置可以实现测向范围方位360°、俯仰40°的大角度、高精度的接收。
【附图说明】
图1为本发明一种无源宽带射频测向天线的结构示意图；
其中：1.天线罩；2.全向天线；3.全向天线支架；4.喇叭天线支架；5.时统天线；6.安装底座；7.支撑套筒；8.射频前端；9.把手；10.X波段喇叭天线；11.Ku波段喇叭天线。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种无源宽带射频测向天线，如图1所示，包括用于接收8～12.5GHz射频信号的X波段喇叭天线阵列、用于接收11.5～18.0GHz射频信号的Ku波段喇叭天线阵列、用于接收8～18.0GHz射频信号作为基准信号的全向天线2。通过X波段喇叭天线阵列和Ku波段喇叭天线阵列可以实现全X波段和全Ku波段射频信号的接收，并通过全向天线2接收X波段和Ku波段的射频信号，并作为后期处理的基准信号。
为了使各个天线之间干扰最小，全向天线2、Ku波段喇叭天线阵列和X波段喇叭天线阵列由上至下间隔设置。
X波段喇叭天线阵列包括设置在同一水平面上的多个X波段喇叭天线10，且多个X波段喇叭天线10呈圆形排布，可以实现X波段喇叭天线阵列水平360°范围内的全空域测向能力，任意两个相邻的X波段喇叭天线10与X波段喇叭天线阵列的圆心之间形成的夹角均相等。在本实施例中，X波段喇叭天线阵列的X波段喇叭天线10的数量为9个，其型号选用BJ100，每个X波段喇叭天线10的半功率波束宽度为40°，相邻3个设为一组，进行射频信号的接收，具体由射频前端中的开关切换来实现。每次天线阵列中只有3个连续排列的X波段喇叭天线10同时工作，3个X波段喇叭天线10中位于中间的天线参与比幅测向，同时还进行测频工作，各X波段喇叭天线10工作状态的切换通过射频前端中的天线切换网络来实现。
Ku波段喇叭天线阵列包括设置在同一水平面上的多个Ku波段喇叭天线11，且多个Ku波段喇叭天线11呈圆形排布，可以实现Ku波段喇叭天线阵列水平360°范围内的全空域测向能力；任意两个相邻的Ku波段喇叭天线11与Ku波段喇叭天线阵列的圆心之间形成的夹角均相等。在本实施例中，Ku波段喇叭天线阵列的Ku波段喇叭天线11的数量为9个，其型号选用BJ100，每个X波段喇叭天线11的半功率波束宽度为40°，相邻3个设为一组，进行射频信号的接收，具体由射频前端中的开关切换来实现。每次天线阵列中只有3个连续排列的Ku波段喇叭天线11同时工作，3个Ku波段喇叭天线11中位于中间的天线参与比幅测向，同时还进行测频工作，各Ku波段喇叭天线11工作状态的切换通过射频前端中的开关矩阵来实现。
具体的X波段喇叭天线10和Ku波段喇叭天线11的切换也是通过射频前端8中的开关矩阵实现，且都采用的角锥喇叭天线。
每个X波段喇叭天线10和Ku波段喇叭天线11均安装在喇叭天线支架4的侧面上，喇叭天线支架4为棱台状。在本实施例中，选用九棱台，每个棱台上分别安装一个X波段喇叭天线10和Ku波段喇叭天线11，如此，可以满足每个X波段喇叭天线10和Ku波段喇叭天线11均能覆盖40°的区域。
X波段喇叭天线阵列的圆心、Ku波段喇叭天线阵列的圆心和全向天线2的轴心位于同一条竖直直线上，以保证全向天线2作为基准信号。
全向天线2、每个X波段喇叭天线10和每个Ku波段喇叭天线11的射频信号输出端均通过射频电缆连接射频前端8，进而与外部通信设备相连接，以为外部通信设备提供接收的信号，使外部通信设备进行计算并最终得出目标信号源的方位。
射频前端8包含有射频开关控制模块、自检控制模块、通道选择控制模块、状态信号反馈模块以及供电模块。射频前端8采用SMA接口，X波段喇叭天线阵列和Ku波段喇叭天线阵列的输出信号通过同轴射频电缆接入到射频前端8，由射频前端的电平控制来选择接收不同的喇叭天线的信号。
全向天线2在***中的功能是在测频和测向过程提供副瓣一致性的参考数据，全向天线2和X波段喇叭天线阵列或Ku波段喇叭天线阵列实现测频功能不是同时使用，工作模式为全向测频或定向测频，测频方式的选择是通过射频前端8中的天线切换网络根据***需求来执行。全向天线2的另一功能为测向过程提供副瓣抑制参考数据，通过将测向喇叭天线接收信号与全向天线信号的比对和删选，实现X波段喇叭天线阵列或Ku波段喇叭天线阵列中各喇叭天线的副瓣抑制功能。
喇叭天线支架4的顶面与全向天线2之间通过全向天线支架3连接，实现全向天线2覆盖水平360°无干扰，全向天线2、X波段喇叭天线10和Ku波段喇叭天线11的极化方式均为45°斜极化，以保证全向天线2可以接收水平、垂直、左旋圆极化和右旋圆极化等计划形式的空间微波信号。
喇叭天线支架4顶面向外延伸设置有两个时统天线支架，每个时统天线架上均安装有时统天线5，两个时统天线架以喇叭天线支架4的顶面圆心对称设置，以保证两个时统天线5能够获取到精确的航向角信号、本地经纬度信号和时间信号。
喇叭天线支架4底面通过支撑套筒7安装在安装底座6上，天线支架4和安装底座6之间形成容纳空间，射频前端8安装于容纳空间内，一方面节省了安装空间，另一方便可以方便射频前端8工作时的散热，避免在封闭空间内散热效果差进而影响工作效果，射频前端8内部设置有开关矩阵，用来实现X波段喇叭天线10和Ku波段喇叭天线11的线路切换，控制切换时间达到100nm内。
安装底座6边缘上开设有U型槽，安装底座6通过U型槽安装有天线罩1，天线罩1与U型槽之间通过橡胶密封绳密封，通过U型槽可以增加密封强度。安装底座6边缘设置有把手9，方便通过把手9实现整个天线的搬移。天线罩1天线罩采用凹模糊制而成，采用多层结构，线罩内侧和外侧采取的是环氧玻璃纤维布，天线罩中间层采用的是芳纶蜂窝纸。天线罩1在全X波段和全Ku波段具备不低于90％的透波能力，天线罩1与安装底座6连接具备抵抗10级风的能力，天线罩1具备密封的能力，具备防水防尘的防护能力。
安装底座6上开设有通孔，通孔用于射频前端8与外部通讯设备之间的传输线穿过，射频前端的接口形式为SMA-50K，传输线从安装底座6的底部接到外部通讯设备，可以减少传输线对各个天线的干扰。
在本实施例中，天线罩1与安装底板6之间的安装采用12个M6X25的螺栓/螺母组件进行连接，在拆卸天线罩1时还需要考虑另外两个关联因素：六角不脱出螺钉和把手9。安装过程需注意天线罩1侧壁刻线位与天线底座6侧壁“0”位对齐，其余操作与拆卸过程相反操作即可。所有操作过程中，均应妥善保管好拆卸下来的标准件，以防丢失。
拆除天线罩后，全向天线2及其支架处于设备的最顶端。通过支架上的操作窗口即可检查连接器接头是否松动，需要检查或更换连接器时，只需要松脱顶部4-M2.5×12内六方螺钉，再松脱中部的连接线缆，即可拆下连接器座。
拆除天线罩后，X波段喇叭天线阵列和Ku波段喇叭天线阵列及喇叭天线支架4处于设备的中部。当需要检查或更换该部分零部件时，只需要松脱8-M6×60内六方螺钉，再松脱与射频前端8之间的连接线缆，即可将其与天线底座5分离。
在安装X波段喇叭天线阵列和Ku波段喇叭天线阵列及喇叭天线支架4时，首先需要严格按照相应的接线定义和接口标识进行，以防接错，其次需要使用符合力矩规定的SMA接头专用力矩扳手进行安装，以防拧歪或拧断连接器。
拆除天线罩后，射频前端8在设备的下部，紧贴天线底座6安装。当需要检查或更换该部件时，只需要拆卸任意一个椭圆区域的2个内六方螺钉M6×60，再松脱与各连接线缆，松脱4个内六方螺钉M3×12，即可将其从拆卸螺钉产生的空档中水平抽出。

Claims (10)

1.一种无源宽带射频测向天线，其特征在于，包括用于接收8～12.5GHz射频信号的X波段喇叭天线阵列、用于接收11.5～18.0GHz射频信号的Ku波段喇叭天线阵列、用于接收8～18.0GHz射频信号作为基准信号的全向天线(2)；
所述全向天线(2)、X波段喇叭天线阵列和Ku波段喇叭天线阵列由上至下间隔设置；所述X波段喇叭天线阵列包括设置在同一水平面上的多个X波段喇叭天线(10)，且多个所述X波段喇叭天线(10)呈圆形排布；所述Ku波段喇叭天线阵列包括设置在同一水平面上的多个Ku波段喇叭天线(11)，且多个所述Ku波段喇叭天线(11)呈圆形排布；
所述Ku波段喇叭天线阵列的圆心、X波段喇叭天线阵列的圆心和全向天线(2)位于同一条竖直直线上；
所述全向天线(2)、每个X波段喇叭天线(10)和每个Ku波段喇叭天线(11)的射频信号输出端均通过射频前端(8)与外部通信设备相连接。
2.如权利要求1所述的一种无源宽带射频测向天线，其特征在于，任意两个相邻的X波段喇叭天线(10)与X波段喇叭天线阵列的圆心之间形成的夹角均相等；
任意两个相邻的Ku波段喇叭天线(11)与Ku波段喇叭天线阵列的圆心之间形成的夹角均相等。
3.如权利要求1或2所述的一种无源宽带射频测向天线，其特征在于，每个所述X波段喇叭天线(10)和Ku波段喇叭天线(11)均安装在喇叭天线支架(4)的侧面上，所述喇叭天线支架(4)为棱台状。
4.如权利要求1或2所述的一种无源宽带射频测向天线，其特征在于，每个所述X波段喇叭天线(10)和Ku波段喇叭天线(11)极化方式为45°斜极化。
5.如权利要求3所述的一种无源宽带射频测向天线，其特征在于，所述喇叭天线支架(4)的顶面与所述全向天线(2)之间通过全向天线支架(3)连接。
6.如权利要求4所述的一种无源宽带射频测向天线，其特征在于，所述喇叭天线支架(4)底面通过支撑套筒(7)安装在安装底座(6)上，所述天线支架(4)和安装底座(6)之间形成容纳空间，所述射频前端(8)安装于所述容纳空间内。
7.如权利要求5或6所述的一种无源宽带射频测向天线，其特征在于，所述喇叭天线支架(4)顶面向外延伸设置有两个时统天线支架，每个所述时统天线架上均安装有时统天线(5)，两个所述时统天线架以所述喇叭天线支架(4)的顶面圆心对称设置。
8.如权利要求1或5所述的一种无源宽带射频测向天线，其特征在于，所述安装底座(6)边缘上开设有U型槽，所述安装底座(6)通过U型槽安装有天线罩(1)，所述天线罩(1)与所述U型槽之间通过橡胶密封绳密封。
9.如权利要求7所述的一种无源宽带射频测向天线，其特征在于，所述安装底座(6)边缘设置有把手(9)。
10.如权利要求1所述的一种无源宽带射频测向天线，其特征在于，所述安装底座(6)上开设有通孔，所述通孔用于射频前端(8)与外部通讯设备之间的传输线穿过。
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