CN103022631A - 充气式便携抛物反射面天线 - Google Patents

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Abstract

本发明的充气式便携抛物反射面天线，包括充气支撑球体(1)、波纹喇叭馈源(7)和馈源支架(12)；充气支撑球体(1)内置的抛物反射面(11)将充气支撑球体(1)分成上下两个相互独立的密封半球体，测压口(5)和充气口(4)分别设在上、下球体上；波纹馈源喇叭(7)由馈源支架(12)安装于充气支撑球体(1)的外部，位于抛物反射面(11)的焦点处；馈源喇叭(7)的信号由电缆(8)传输至卫星信号处理终端(9)。本发明的天线采取充气式设计，球体由尼龙薄膜材料制成，在天线口径达到1.8米或者2.4米时，天线的重量可以控制在10kg以内。同时，在非充气状态时，天线可以折叠至很小，大幅度提高了便携性能。

Description

充气式便携抛物反射面天线
技术领域
本发明属于卫星通信领域，特别涉及一种高收纳比、轻质量的充气式便携可展开抛物面天线。
背景技术
抛物面天线是卫星通信中的一种常用天线形式，具有结构简单、天线效率高、可靠性高的优点，一般采用铝合金等金属材料制造。作为便携式卫星通信应用时，为了提高天线增益，获取更高的G/T值和传输码率，往往需要采用大口径的抛物面天线(1.8米或者2.4米)，从而降低系统对后端功率放大器发射功率的要求，在野外电源容量有限的情况下，延长系统的工作时间。在这种情况下，1.8米或者2.4米的金属抛物面天线重量往往达到几十公斤，严重制约了卫星通信天线的便携性能。此外，抛物反射面是一种风阻大的结构，在风速较高时，为了保证反射面的稳定放置，往往需要比较大的配重来平衡风力对抛物面的影响，这就使得系统的重量进一步增加，导致系统的进一步复杂化，不利于便携应用。
为了解决这个难题，目前采用两种方法来解决：
一是采用小口径的抛物面天线。如采用1米左右口径的抛物面天线，并且采用碳纤维材料制造反射面来减轻重量，但是小口径天线的增益有限，直接导致系统传输码率不高，而为了提高码率只能通过加大功率放大器发射功率的方法，这又对电池提出很高的要求，特别是在野外无法获得额外电源补充的情况下，大大降低了便携卫星通信终端的性能和待机时间。
二是采用多片金属或者复合材料拼接成一个完整的抛物反射面，可以将大口径的天线收纳在一个相对较小的空间中。但这种方法无法解决大口径天线重量太重的问题，此外由于多片拼接，对每个子分片的加工精度提出了很高的要求，另一方面拼接反射面本身的形面精度低于整体加工反射面，导致天线性能损失。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种体积小、重量轻、待机时间长的充气式便携抛物反射面天线。
本发明的技术解决方案为：充气式便携抛物反射面天线，包括充气支撑球体、波纹喇叭馈源和馈源支架；充气支撑球体内置的抛物反射面将充气支撑球体分成上下两个相互独立的密封半球体，测压口和充气口分别设在上、下球体上；充气支撑球体上安装有气密拉链；波纹馈源喇叭由馈源支架安装于充气支撑球体的外部，位于抛物反射面的焦点处；馈源喇叭的信号由电缆传输至卫星信号处理终端。
所述充气支撑球体由高强度薄膜尼龙分片拼接制成，高强度薄膜分片的材料为聚酯薄膜、流延聚丙烯薄膜或者尼龙薄膜。
所述抛物反射面由高电磁反射率的薄膜结构拼接制成，高电磁反射率的薄膜结构的材料为聚酯镀铝膜或镀铝TEFION薄膜。
所述充气支撑球体和抛物反射面采用热合工艺通过热合薄膜进行粘接。
所述天线馈源包括喇叭天线、固定馈源的法兰和散热片。
所述馈源支架由铝材制成，上面有减重设计的中空圆孔，用于馈源天线的安装工作。
充气式便携抛物反射面天线还包括用于调节球体姿态的调节把手、连接拉绳的拉环、测试俯仰角的工业角度仪，以及安装馈源支架的连接膜片。
本发明的原理是：采用充气可展开天线技术实现大口径抛物反射面天线，由尼龙薄膜材料制成充气球体，在充气球体的赤道面上采用热合工艺粘接已经加工好的抛物反射面薄膜。通过了解上下两个气腔的气压，使得上半气腔压力大，下半气腔压力小，两气腔之间形成气压差，使得薄膜抛物反射面成形，达到反射电磁波信号的作用。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1、本发明的天线采取充气式设计，球体由尼龙薄膜材料制成，其中的抛物反面也采用高电磁反射率薄膜，在天线口径达到1.8米或者2.4米时，天线的重量可以控制在10kg以内，仅为现有金属或者复合材料(如碳纤维材料等)制成的抛物反射面天线重量的十分之一，甚至更轻。同时，在非充气状态时，天线可以折叠至很小，放置在一个普通背包中，大幅度提高了便携性能。
2、本发明的充气式便携抛物反射面天线，外形为一个近似于球体的形状，气流在接触充气球体后可以顺着球体的表面分流至球体后部，大大提高了抛物反射面天线的抗风能力。而现有抛物反射面天线在气流中是一种类似于帆船风帆的高风阻结构，需要设计复杂的固定结构和大重量配重才能保持稳定。
3、本发明的充气式便携抛物面天线，可以大大降低对后端功率放大器的要求，这就降低了系统的整体功耗，从而延长了卫星通信系统工作和待机时间，这对于便携式卫星通信终端在野外、灾区、军事侦察等无法获取额外电源的情况至关重要。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的抛物面外部结构示意图；
图3为本发明的天线球体及薄膜反射面结构连接图；
图4为本发明的抛物反射面天线表面结构附件图；
图5为本发明的天线馈源结构示意图；
图6为本发明的天线馈源支架结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、2所示，本发明的充气式便携抛物反射面天线，包括充气支撑球体1、波纹喇叭馈源7和馈源支架12；充气支撑球体1内置的抛物反射面11将充气支撑球体1分成上下两个相互独立的密封半球体，上、下球体分别设有测压口5及充气口4；充气支撑球体1上安装有气密拉链16；波纹馈源喇叭7由馈源支架12安装于充气支撑球体1的外部，位于抛物反射面11的焦点处；馈源喇叭7的信号由电缆8传输至卫星信号处理终端9。
本实施例中，充气支撑球体1由拉绳13固定于插入地面的露营地脚，也可绑在负重块2上固定于地面。
如图3，充气支撑球体1由高强度薄膜尼龙分片19拼接制成。高强度薄膜分片19的材料为聚酯薄膜、流延聚丙烯薄膜或者尼龙薄膜，本实施例中高强度薄膜分片19的材料为聚酯薄膜。
抛物反射面11由具有高电磁反射性能的薄膜结构18拼接制成。高电磁反射率薄膜结构18的材料为聚酯镀铝膜或者镀铝TEFION薄膜，本实施例中高电磁反射率薄膜结构18的材料为聚酯镀铝膜。
充气支撑球体1和反射面11采用热合工艺通过热合薄膜17进行粘接。充气支撑球体1与气密拉链16采用热合工艺连接。
图4为本发明充气式便携抛物面天线的球体表面附件示意图，包括用于调节球体姿态的调节把手6，连接拉绳13的拉环24，测试俯仰角的工业角度仪25，以及安装馈源支架12的四个高强度连接膜片20。以上附件均采用缝合工艺缝制在充气支撑球体1表面。
图5为天线馈源7的结构图，包括喇叭天线22，固定馈源的法兰21及散热片24。
图6为天线馈源支架12的结构图。馈源支架12由铝材制成，上面有多个减重设计的中空圆孔23，用于馈源天线7的安装工作。
经测试，本实施例的充气式便携抛物面天线口径达到2.4米，天线的重量为10kg，C频段天线增益41.2dB，Ku频段天线增益47.5dB，充气天线部署时间小于15分钟。
以上内容是结合具体的优选实施案例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所述技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，对本发明的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变换或替代，也落入本发明的保护范围。
本发明未详细说明部分属于本领域公知技术。

Claims (7)

1.充气式便携抛物反射面天线，其特征在于：包括充气支撑球体(1)、波纹喇叭馈源(7)和馈源支架(12)；充气支撑球体(1)内置的抛物反射面(11)将充气支撑球体(1)分成上下两个相互独立的密封半球体，测压口(5)和充气口(4)分别设在上、下球体上；充气支撑球体(1)上安装有气密拉链(16)；波纹馈源喇叭(7)由馈源支架(12)安装于充气支撑球体(1)的外部，位于抛物反射面(11)的焦点处；馈源喇叭(7)的信号由电缆(8)传输至卫星信号处理终端(9)。
2.根据权利要求1的充气式便携抛物反射面天线，其特征在于：所述充气支撑球体(1)由高强度薄膜尼龙分片(19)拼接制成，高强度薄膜分片(19)的材料为聚酯薄膜、流延聚丙烯薄膜或者尼龙薄膜。
3.根据权利要求1的充气式便携抛物反射面天线，其特征在于：所述抛物反射面(11)由高电磁反射率的薄膜结构(18)拼接制成，高电磁反射率的薄膜结构(18)的材料为聚酯镀铝膜或镀铝TEFION薄膜。
4.根据权利要求1的充气式便携抛物反射面天线，其特征在于：所述充气支撑球体(1)和抛物反射面(11)采用热合工艺通过热合薄膜(17)进行粘接。
5.根据权利要求1的充气式便携抛物反射面天线，其特征在于：所述天线馈源(7)包括喇叭天线(22)、固定馈源的法兰(21)和散热片(24)。
6.根据权利要求5的充气式便携抛物反射面天线，其特征在于：所述馈源支架(12)由铝材制成，上面有减重设计的中空圆孔(23)，用于馈源天线(7)的安装工作。
7.根据权利要求1的充气式便携抛物反射面天线，其特征在于：还包括用于调节球体姿态的调节把手(6)、连接拉绳(13)的拉环(24)、测试俯仰角的工业角度仪(25)，以及安装馈源支架(12)的连接膜片(20)。
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