一种短波对数周期天线

技术领域

本发明涉及短波天线技术领域，特别是指一种短波对数周期天线。

背景技术

对数周期天线作为一种非频变宽带天线，其依靠谐振振子的自相似特性，可以获得很宽的频带宽度，被广泛应用在通信、雷达、电子对抗等领域。

为了满足短波频段的工作要求，常规的对数周期天线振子长度通常需要与其对应工作波长相比拟，才能实现阻抗的良好匹配和对电磁波信号的有效收发，所设计天线往往外形巨大，重量也相应增大。然而在雷达或电子侦察领域，往往需要天线能够放置在特制转台上转动，以实现全方位通信、侦查，显然常规的短波对数周期天线因其庞大的尺寸已无法满足使用需求。

为了满足天线小型化的需求，需要短波对数周期天线在宽度和长度方向尽量缩短，因此小型化的短波对数周期天线是目前工程应用中急需解决的关键技术。因此短波天线的小型化工作具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种短波对数周期天线。其能够满足在短波频段有效收发电磁波信号，在保证电磁性能的前提下能够大幅度缩小天线横向尺寸，实现了天线总体体积的缩减，便于实现在特制天线转台的架设和转动。

本发明的技术方案是这样实现的，

一种短波对数周期天线，包括天线振子和天线主架，还包括柔性支撑；所述柔性支撑包括中间柔性绳、外沿柔性绳、振子柔性绳；

所述天线主架包括主梁和两个Y型支梁，所述主梁的中间位置设有中间梁，其中一端设有横梁，另一端设有竖梁；两个Y型支梁的连接杆末端均连接在中间梁和主梁的梁结点处；两个Y型支梁和主梁位于同一水平面，且两个Y型支梁关于主梁镜像对称；所述横梁中心位置的顶部设有竖杆，中间梁和竖杆位于主梁的同一侧，竖梁贯穿于主梁的上下两侧；且中间梁、横梁、竖梁和竖杆均垂直于主梁；

所述竖杆顶部与竖梁的顶部通过中间柔性绳连接；所述外沿柔性绳的一端固定在横梁上，另一端连接在同侧的Y型支梁上；

所述梁结点的下方还设有中心支撑；中心支撑为框架结构，其一侧通过一柔性绳与竖梁的底端连接，另一侧通过另一柔性绳与横梁的中间位置连接；

所述振子柔性绳为V型结构，振子柔性绳的两端分别连接在柔性绳和中间柔性绳；V型结构的折角端与外沿柔性绳连接；所述天线阵子固定于振子柔性绳上。

进一步的，所述Y型支梁包括对称的第一对称枝节、第二对称枝节和连接杆；所述第一对称枝节和第二对称枝节连接在连接杆的同一段，且相互对称。

进一步的，所述中心支撑包括矩形框架和三角形框架；所述三角框架设有两个分别位于矩形框架的前后两侧，柔性绳的一端与三角形框架的外角部连接。

进一步的，所述天线振子沿主梁的延伸方向均匀排布；与中心支撑连接的振子柔性绳的连接在中心支撑的矩形框架的对应侧。

进一步的，还包括固定件，用于固定天线振子和振子柔性支撑；所述固定件主要由正面的两面板组成，其中一面板内侧设有用于固定天线振子的振子槽，另一面板的内侧设有用于固定振子柔性支撑的绳槽；所述固定件的两面板通过螺栓组件连接。

进一步的，所述中间梁和竖杆之间还设有第一加强绳，第一加强绳的其中一端连接中间梁的顶端，第一加强绳的另一端连接在主梁上。

进一步的，所述Y型支梁上还设有第二加强绳；第二加强绳的一端连接在连接杆的中间位置，另一端连接在对称枝节的末端。

进一步的，每一振子柔性绳所在的平面均相互平行。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明将天线振子绕柔性支撑按余弦曲线布局，天线振子占用以往无法利用的竖直方向，使水平方向上尺寸缩短为振子线长度的1/3；

2、本发明天线安装振子处支撑采用柔性支撑，降低风阻，减轻重量，便于车间装配及后期运输；

3、本发明大量采用复合材料，并采用模具成型制造，降低了金属材料对天线电性能的影响，降低了后期生产成本；

4、本发明通过优化大型零件的结构形状，保证强度的前提下降低了零件的重量；

5、本发明通过设计合理的支架结构，结构简单，重量较轻；

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1中天线主架的结构示意图。

图3为图1中无天线振子的结构示意图。

图4为本实施例具有天线振子的振子柔性绳的结构示意图。

图5为本实施例的固定件结构示意图。

图6为本实施例的中心支撑的结构示意图。

图中：1、天线主架，2、天线振子，3、柔性支撑，4、固定件，1-1、主梁，1-2、横梁，1-3、Y型支梁，1-4、中间梁，1-5、竖梁，3-1、第二加强绳，3-2、中心支撑，3-3、外沿柔性绳，3-4、振子柔性绳，4-1，第一面板，4-2、第二面板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

一种短波对数周期天线，包括天线振子和天线主架，还包括柔性支撑；所述柔性支撑包括中间柔性绳、外沿柔性绳、振子柔性绳；

所述天线主架包括主梁和两个Y型支梁，所述主梁的中间位置设有中间梁，其中一端设有横梁，另一端设有竖梁；两个Y型支梁的连接杆末端均连接在中间梁和主梁的梁结点处；两个Y型支梁和主梁位于同一水平面，且两个Y型支梁关于主梁镜像对称；所述横梁中心位置的顶部设有竖杆，中间梁和竖杆位于主梁的同一侧，竖梁贯穿于主梁的上下两侧；且中间梁、横梁、竖梁和竖杆均垂直于主梁；

所述竖杆顶部与竖梁的顶部通过中间柔性绳连接；所述外沿柔性绳的一端固定在横梁上，另一端连接在同侧的Y型支梁上；

所述梁结点的下方还设有中心支撑；中心支撑为框架结构，其一侧通过一柔性绳与竖梁的底端连接，另一侧通过另一柔性绳与横梁的中间位置连接；

所述振子柔性绳为V型结构，振子柔性绳的两端分别连接在柔性绳和中间柔性绳；V型结构的折角端与外沿柔性绳连接；所述天线阵子固定于振子柔性绳上。

进一步的，所述Y型支梁包括对称的第一对称枝节、第二对称枝节和连接杆；所述第一对称枝节和第二对称枝节连接在连接杆的同一段，且相互对称。

进一步的，所述中心支撑包括矩形框架和三角形框架；所述三角框架设有两个分别位于矩形框架的前后两侧，柔性绳的一端与三角形框架的外角部连接。

进一步的，所述天线振子沿主梁的延伸方向均匀排布；与中心支撑连接的振子柔性绳的连接在中心支撑的矩形框架的对应侧。

进一步的，还包括固定件，用于固定天线振子和振子柔性支撑；所述固定件主要由正面的两面板组成，其中一面板内侧设有用于固定天线振子的振子槽，另一面板的内侧设有用于固定振子柔性支撑的绳槽；所述固定件的两面板通过螺栓组件连接。

进一步的，所述中间梁和竖杆之间还设有第一加强绳，第一加强绳的其中一端连接中间梁的顶端，第一加强绳的另一端连接在主梁上。

进一步的，所述Y型支梁上还设有第二加强绳；第二加强绳的一端连接在连接杆的中间位置，另一端连接在对称枝节的末端。

进一步的，每一振子柔性绳所在的平面均相互平行。

下面为更具体的说明：

本实施例以柔性绳代替以往的硬性结构零件作为天线辐射阵子的柔性支撑，天线振子围绕柔性绳支撑弯曲为余弦曲线，并且曲线波长从天线中心向外部辐射逐步缩短，使得振子线实际占用水平方向空间仅为其物理长度的1/3，大量采用模具成型工艺加工复合材料，既降低了天线金属结构零件对天线性能的影响，又降低了天线的生产成本。

其基于降低金属结构零件对天线性能影响的要求，采用复合材料成型代替大部分结构零件，并采用模具成型工艺，大幅降低批量生产成本，通过采用软绳作为柔性支撑，并根据仿真结构在软绳上确定相应距离的振子安装点，通过设计的固定件结构，将天线振子固定在对应的固定点上，并采用固定件固定柔性支撑与金属振子的相对位置。

参照图1至图6，本实施例包括天线振子、柔性支撑、天线主架等

其中天线主架为整个天线的刚性支撑结构，承载整个天线的重量，振子柔性绳、中间支撑和外沿柔性绳和中间柔性绳为天线振子提供两端安装点和支撑作用。

天线振子为实现天线电磁辐射性能的主要部件，天线振子根据天线辐射频率分为19种38套，相同两套振子安装在天线主架中间梁两侧，并根据天线辐射频率分段按照从高到低排布。

针对不同的振子线长度，并通过优化振子线的空间排布曲线，确定天线振子的最终排布形式，如图1，振子线排布采用余弦指数曲线，并且曲线波长从天线中心向外逐步减小。振子线的固定件加工成具有一定度数的夹角圆弧结构分别固定柔性绳及天线振子线，通过振固定件的两凹槽的夹角保证振子线与柔性支撑不同接触位置的角度与设计一致。

确定各排振子之间的相对间距后，按照振子工作频率从高到低的顺序排列，振子之间的间距逐步增大。通过天线外沿柔性绳与中间振子柔性支撑将天线振子按规律固定在天线主架上，由于天线底部需要与伺服机构装配，故在天线底部位置设计了长方形的天线中心支撑，天线振子与中心柔性支撑侧边连接，形成天线底部中空的结构，方便天线底部与伺服机构装配。

采用复合材料零件代替金属零件，通过优化复合材料的截面形状，保证零件强度的前提下优化零件结构，采用复合材料装配成型天线主架，消除了使用金属材料对天线性能的影响，同时大幅降低天线重量，降低了对伺服承载机构的要求。