一種小型機載抗幹擾天線裝置的製作方法

2023-09-19 09:17:10 4

本實用新型屬於無線通信領域，特別涉及一種小型機載抗幹擾天線裝置。

背景技術：

早期的機載衛星導航天線採用GPS單天線設計，GPS單天線不具備抗幹擾能力，易受幹擾。為了提高複雜電磁環境下衛星導航設備的抗幹擾能力，常常需要原位替換將原GPS天線替換為具備抗幹擾功能的抗幹擾天線。

抗幹擾天線利用天線陣列方向圖零陷技術對消外來強幹擾信號，抗幹擾天線的性能很大程度上取決於天線陣列的孔徑，陣列孔徑很小時，陣子互耦會對陣列方向圖合成和零陷有很大影響。而GPS單天線尺寸通常很小，用於原位替換的小型抗幹擾天線需解決陣列孔徑小的情況下陣子互耦問題。

因此，提供一種用於原位替換GPS單天線，同時也適用於其他平臺的小型化抗幹擾天線具有重要的實用價值。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種小型機載抗幹擾天線裝置，其尺寸小，陣子互耦小，抗幹擾性強。

本實用新型的目的通過以下的技術方案實現：一種小型機載抗幹擾天線裝置，包括天線罩、天線陣、抗幹擾模塊和電源模塊；天線陣內嵌在結構腔體中，天線罩採用平面結構，位於天線陣上表面並可與載體共形，電源模塊為裝置內各部件供電，抗幹擾模塊由射頻模塊和抗幹擾基帶處理模塊組成，天線陣中各個陣子分別與射頻模塊連接；天線陣陣子採用單饋形式。

優選的，天線陣採用平面等間距圓形陣列，包括四個B3陣子和1個L1陣子，其中B3陣子均勻等間距分布在圓周上，L1陣子位於中心位置。

進一步的，天線陣陣列陣子間距小於0.25個波長。

優選的，天線陣中各個陣子和射頻模塊通過接插件進行連接。

優選的，射頻模塊由四路B3下變頻接收通道、一路L1低噪放電路、一路B3上變頻通道和本振時鐘單元組成；射頻模塊結構布局採用雙面分腔布局設計，腔體內部為了信號分區進行了分區隔離分腔處理，四路B3下變頻接收通道位於腔體正面，L1低噪放電路、B3上變頻通道、本振時鐘單元位於腔體背面，腔體正面和反面之間有金屬屏蔽牆做隔離，接天線陣子一面為正面，腔體正面和背面分別加蓋單獨屏蔽；四路B3下變頻接收通道採用完全對稱式布局設計，與天線陣排布形狀相同，L1低噪放電路位於腔體背面正中央，對L1低噪放電路進行單獨屏蔽；腔體是指射頻模塊金屬屏蔽盒，單獨屏蔽是指分別用屏蔽罩屏蔽隔離。

更進一步的，所述B3下變頻接收通道用於將B3陣子接收的射頻信號轉變成B3模擬中頻信號，包括多級濾波放大電路，輸出端與抗幹擾基帶處理模塊連接。通過採用多級濾波放大電路，可以提高接收通道的選擇性，避免帶外強幹擾信號阻塞接收通道。

更進一步的，所述L1低噪放電路用於將L1陣子接收的射頻信號轉變成L1放大信號，包括依次連接的射頻濾波器、低噪放大器、射頻聲表、射頻放大器，其中射頻濾波器和射頻聲表用於抑制帶外幹擾。

更進一步的，所述B3上變頻通道用於對抗幹擾基帶處理模塊輸出的經過抗幹擾處理的中頻信號進行上變頻，包括依次相連的中頻帶通濾波器、上變頻器和射頻帶通濾波器，B3上變頻通道輸出的信號與L1放大信號經合路器合路輸出給接收機。

更進一步的，所述本振時鐘單元包括依次相連的鎖相環、放大器、射頻濾波器、功分移相網絡，鎖相環產生的本振信號經放大器放大、射頻濾波器濾波後，經功分移相網絡分別饋給四路B3下變頻接收通道和一路B3上變頻通道，功分移相網絡用於調節饋給各路通道的本振信號幅度和相位。通過微調各路本振信號的相位可以調整四路B3下變頻接收通道的相位一致性。

優選的，天線罩材料選用PC玻纖複合透波材料。該材料具有機械強度高、抗振動、耐高溫的優點。

更進一步的，天線罩內層設有若干條加強筋。用於提高天線罩的機械強度。

優選的，在天線裝置內的部件之間填充有矽橡膠。從而消除部件之間的相互耦合振動。

本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

1、本實用新型天線陣陣子採用單饋形式，分別與射頻模塊連接，相較於雙饋形式，陣子互耦對內嵌結構不敏感，因此解決了陣子互耦問題。

2、本實用新型採用的射頻模塊可對天線陣中B3陣元進行信號放大、濾波、下變頻，抗幹擾基帶處理模塊對下變頻後的信號進行抗幹擾處理，然後射頻模塊再次對處理後的信號進行上變頻，電路中採用多級濾波器，儘量去除了幹擾信號。

3、本實用新型中天線罩材料選用PC玻纖複合透波材料，機械強度高，抗振動、耐高溫。

4、本實用新型為滿足機載振動環境適應性要求，除結構上採用耐衝擊振動防護設計外，天線裝置內印製板上承重元器件和關鍵件採用矽橡膠填充固定提高元器件支撐剛度消除元件與印製板之間的相互耦合

附圖說明

圖1(a)是本實施例天線裝置的外形圖，圖1(b)是本實施例天線陣外形結構圖。

圖2是本實施例裝置內部的結構連接關係圖。

圖3是本實施例抗幹擾模塊的結構連接關係圖。

圖4是本實施例B3下變頻接收通道的結構連接關係圖。

圖5是本實施例L1低噪放電路和B3上變頻通道的結構連接關係圖。

圖6是本實施例本振時鐘單元的結構連接關係圖。

圖1中：1-天線罩、2-抗幹擾天線裝置金屬結構腔體、3-B3天線陣子、4-L1天線陣子。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限於此。

如圖1、2所示，本實施例一種小型機載抗幹擾天線裝置，包括天線罩、天線陣、抗幹擾模塊和電源模塊；天線陣內嵌在結構腔體中，天線罩採用平面結構，位於天線陣上表面並可與載體共形，圖1的外形圖中5個陣子是內嵌在圓柱形結構內部。電源模塊為裝置內各部件供電，電源模塊滿足GJB181A-86機載電子設備供電特性要求。抗幹擾模塊由射頻模塊和抗幹擾基帶處理模塊組成，採用高動態空時抗幹擾處理技術處理空間壓制式幹擾。下面結合附圖對上述各個部件進行具體說明。

本實施例中，天線罩材料選用PC玻纖複合透波材料。天線罩內層增加了四條加強筋用以提高天線罩的機械強度。

參見圖1，天線陣採用平面等間距圓形陣列，四個B3陣子均勻等間距分布在圓周上，L1陣子位於中心位置，B3是指北鬥B3工作頻點，B3陣子為北鬥B3接收天線，L1是指GPS工作頻點，L1陣子為GPS接收天線，採用雙饋模式。天線陣陣列孔徑小，陣元間距小於0.25個波長的小型天線陣列均適用，本實施例中天線陣列直徑100mm，陣元間距0.2λ，為解決陣元互耦問題，B3陣子採用單饋形式。與雙饋形式相比，單饋形式陣子之間的互耦對內嵌結構不敏感，消除了內嵌結構對天線陣陣子之間互耦的影響，解決了內嵌結構中陣子互耦問題。

參見圖2、3，天線陣中各個陣子分別和射頻模塊通過接插件進行連接。射頻模塊主要實現信號的放大、濾波、下變頻，提供模擬中頻信號至抗幹擾基帶處理模塊進行抗幹擾處理。抗幹擾基帶處理模塊對輸入的模擬中頻信號進行A/D採樣轉化為數字中頻信號，數位化的中頻信號經過抗幹擾處理後，以1路數據的形式通過DAC轉換成模擬中頻信號，並輸出至射頻模塊進行上變頻，上變頻輸出信號與L1低噪放放大後的信號合路輸出給接收機。

射頻模塊由四路B3下變頻接收通道、一路L1低噪放電路、一路B3上變頻通道和本振時鐘單元組成。射頻模塊結構布局採用雙面分腔布局設計，腔體內部為了信號分區進行了分區隔離分腔處理。四路B3下變頻接收通道位於腔體正面，L1低噪放電路、B3上變頻通道、本振時鐘單元位於腔體背面，腔體正面和背面分別加蓋單獨屏蔽(用屏蔽罩屏蔽隔離)，腔體正面和反面之間有金屬屏蔽牆做隔離，接天線陣子一面為正面；四路B3下變頻接收通道採用完全對稱式布局設計，與天線陣排布形狀相同，L1低噪放電路位於腔體背面正中央，對L1低噪放電路進行單獨屏蔽；腔體是指射頻模塊金屬屏蔽盒。

參見圖4，本實施例B3下變頻接收通道採用一次變頻方案直接由射頻變到中頻。通道採用高線性、高動態設計方案以滿足抗幹擾信號處理對射頻前端動態範圍的要求。採用圖示多級濾波放大電路來提高接收通道的選擇性，避免帶外強幹擾信號阻塞接收通道。

參見圖5，本實施例L1低噪放電路用於將L1陣子接收的射頻信號轉變成L1放大信號，包括依次連接的射頻濾波器、低噪放大器、射頻聲表、射頻放大器，其中射頻濾波器和射頻聲表用於抑制帶外幹擾。B3上變頻通道用於對抗幹擾基帶處理模塊輸出的經過抗幹擾處理的中頻信號進行上變頻，包括依次相連的中頻帶通濾波器、上變頻器和射頻帶通濾波器，B3上變頻通道輸出的信號與L1放大信號經合路器合路輸出給接收機。

參見圖6，本實施例本振時鐘單元包括依次相連的鎖相環、放大器、射頻濾波器、功分移相網絡，鎖相環產生的本振信號經放大器放大、射頻濾波器濾波後，經功分移相網絡分別饋給四路B3下變頻接收通道和一路B3上變頻通道，功分移相網絡用於調節饋給各路通道的本振信號幅度和相位，通過微調各路本振信號的相位可以調整四路B3下變頻接收通道的相位一致性。

環境適應性：為滿足機載振動環境適應性要求，除結構上採用耐衝擊振動防護設計外，印製板上承重元器件和關鍵件採用矽橡膠填充固定提高元器件支撐剛度消除元件與印製板之間的相互耦合振動。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。