CN106571511B - 轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线 - Google Patents

轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线 Download PDF

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Abstract

轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线，属于无线通信技术领域，为解决现有技术存在的问题，微波反射镜内侧与第一圆金属环外侧连接，光学主镜在第一圆金属环与第二圆金属环之间；压电薄片贴在光学主镜背面；三个桁架的一端均匀分布在第一圆金属环上，其另一端支撑光学次镜，光学次镜上方设置微波馈源，微波馈源设置在套管的下方；套管的中心设置套管轴上，套管轴位于在微波馈源上方；七个支撑架的一端设置在圆金属环上，其另一端用于固定套管下端面；七个可折叠金属肋的一端设置在圆金属环上与支撑架相同位置；七个连接杆一端分别连接在七个可折叠金属肋中部位置，其另一端分别连接在支撑架中部位置；微波馈源位于微波反射镜的焦点处。

Description

轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线
技术领域
本发明涉及一种无线通信天线，具体涉及一种可折叠微波和激光混合薄膜通信天线，属于无线通信技术领域。
背景技术
激光无线通信因具有通信容量大、传输速率高、保密性好、抗电磁干扰能力强、重量轻、体积小、功耗低等优点，在无线通信领域中是十分重要的通信方式。不过激光通过大气时，大气吸收、散射和湍流等一系列大气效应对激光无线通信系统的信号传输影响很大，尤其是浓雾和厚云对激光的作用明显。而微波射频信号在大气中受到影响较小，弥补激光无线通信系统的缺陷。为了增加通信的可通性，常采用激光通信系统和微波通信系统相结合的方式，可显著提高系统的可靠性。
中国专利“大视场共天线混合微波和激光无线通信装置”，公开号为CN103762998A，微波通信系统和激光无线通信系统共用天线，减少了系统的复杂程度，减少了重量和体积。再者天线单元采用离轴三反射镜结构，增大视场有利于捕获跟踪，并且提高了接收灵敏度和发射功率，从而增加了通信距离。总控系统根据误码率对双波段进行自动切换，可实现高可通率的通信系统。
该装置如果要满足微波通信质量要求，共用天线口径应该为米级别，光学加工困难。如果仅满足激光通信要求，共用天线口径应该为几十厘米级别，但用几十厘米口径的天线，将导致微波通信距离和性能的降低。同时该系统的天线为硬质材料(如碳化硅、微晶玻璃)构成，其存在重量大、体积大、无法折叠和加工周期长的问题。
发明内容
本发明为解决现有的混合微波和激光无线通信装置存在共用天线口径无法同时满足微波和激光通信优质性能的要求，且存在重量大、体积大、无法折叠和加工周期长的问题，提出了一种轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线。
本发明采取以下技术方案：
轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线，其特征是，该装置包括微波反射镜、光学主镜、第一圆金属环、第二圆金属环、压电薄片、桁架、支撑架、光学次镜、微波馈源、套管、套管轴、连接杆和可折叠金属肋；
展开时，微波反射镜内侧与第一圆金属环外侧固定连接，光学主镜设置在第一圆金属环与第二圆金属环之间；
压电薄片贴在光学主镜背面，用于控制光学主镜面形；
三个桁架的一端均匀分布在第一圆金属环上，三个桁架的另一端用于支撑光学次镜，光学次镜上方设置微波馈源，微波馈源设置在套管的下方；
套管的中心设置套管轴上，且在套管轴上下滑动，套管轴位于在微波馈源上方；
七个支撑架的一端设置在圆金属环上，七个支撑架的另一端用于固定套管下端面；
七个可折叠金属肋的一端设置在圆金属环上与支撑架相同位置，用于支撑展开微波反射镜；七个连接杆一端分别连接在七个可折叠金属肋中部位置，七个连接杆另一端分别连接在支撑架中部位置；
微波馈源位于微波反射镜的焦点处，用于接收或发射微波信号；
折叠时，控制套管沿着套管轴上升带动连接杆及微波反射镜中部，从而完成微波反射镜折叠。
本发明的有益效果是：相比现有混合微波和激光无线通信天线，本发明微波天线和激光天线符合正常口径要求，保证了激光和微波通信距离和性能；本发明天线采用了聚酰亚胺薄膜和铝合金金属丝网，减少了天线的加工周期，减少了重量和体积，有利于飞机及卫星等搭载；微波天线和光学天线面在同一面形上，结构紧凑、简单，可折叠；本发明轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线在卫星通信、军事战场通信、构建天地一体化通信网络等领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线展开状态时侧视示意图。
图2为本发明轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线展开状态时俯视示意图。
图3为本发明轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线折叠状态时侧视示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1-3所示，本发明轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线，包括微波反射镜1、光学主镜2、第一圆金属环3、第二圆金属环4、压电薄片5、桁架6、支撑架7、光学次镜8、微波馈源9、套管10、套管轴11、连接杆12和可折叠金属肋13。
展开时，结构描述如下：微波反射镜1内侧与第一圆金属环3外侧固定连接，光学主镜2设置在第一圆金属环3与第二圆金属环4之间。所述第一圆金属环3和第二圆金属环4用于固定微波反射镜1和光学主镜2并提供预张力。所述微波反射镜1材质为铝合金金属丝网，微波反射镜1为多角形结构，特别的选七角星形状。
压电薄片5贴在光学主镜2背面，用于控制光学主镜2面形。所述光学主镜2为圆环面形，光学主镜2镀有微波信号全反射膜和1550nm波段反射膜。本发明光学主镜2材质为镀铝聚酰亚胺薄膜。
三个桁架6的一端均匀分布在第一圆金属环3上，三个桁架6的另一端用于支撑光学次镜8，光学次镜8镀有微波信号透射膜和1550nm波段反射膜。本发明所述光学次镜8材质为传统微晶玻璃。
光学次镜8上方设置微波馈源9，微波馈源9设置在套管10的下方。套管10的中心设置套管轴11上，且在套管轴10上下滑动，套管轴10位于在微波馈源9上方。七个支撑架6的一端设置在圆金属环3上，七个支撑架6的另一端用于固定套管10下端面。七个可折叠金属肋12的一端设置在圆金属环3上与支撑架6相同位置，用于支撑展开微波反射镜1。七个连接杆12一端分别连接在七个可折叠金属肋13中部位置，七个连接杆12另一端分别连接在支撑架7中部位置。微波馈源9位于微波反射镜1的焦点处，用于接收或发射微波信号。
所述光学主镜2和光学次镜7外部设置有遮光罩，该遮光罩使用微波波段透射材料。
折叠时结构描述如下：控制套管10沿着套管轴11上升带动连接杆12及微波反射镜1中部，从而完成微波反射镜1折叠。发射或保管时天线可处于折叠状态，如图3所示。
工作时天线展开，给压电薄片4充电并控制薄膜面形直到光学主镜2面形满足要求为止。天线指向通信目标后，微波信号或激光信号可以同时从天线发射，也可以同时从天线接收到微波信号或激光信号。需要发射的微波信号经过微波馈源9发射到微波反射镜1上，经过微波反射镜1反射并发射出去，同时接收到微波信号到达微波反射镜1上反射汇聚到微波馈源9处，从而完成了微波天线的发射和接收。而需要发射的激光信号经过光学次镜7反射到达光学主镜2，而后发射出去。同时接收到激光信号到达光学主镜2，并经由光学次镜7反射到后续通信部件，从而完成了激光通信天线的发射和接收。
本发明微波波段为Ka波段，激光通信光波段为1550nm波段。
本发明可以得到可折叠微波和激光混合薄膜通信天线，随着各种薄膜材料和微波反射材料的不断发展，将会得到更轻小型、更高速率、更高可通性的通信装置，并且其应用也将更加广泛。

Claims (5)

1.轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线，其特征是，该天线包括微波反射镜(1)、光学主镜(2)、第一圆金属环(3)、第二圆金属环(4)、压电薄片(5)、桁架(6)、支撑架(7)、光学次镜(8)、微波馈源(9)、套管(10)、套管轴(11)、连接杆(12)和可折叠金属肋(13)；
展开时，微波反射镜(1)内侧与第一圆金属环(3)外侧固定连接，光学主镜(2)设置在第一圆金属环(3)与第二圆金属环(4)之间；
压电薄片(5)贴在光学主镜(2)背面，用于控制光学主镜(2)面形；
三个桁架(6)的一端均匀分布在第一圆金属环(3)上，三个桁架(6)的另一端用于支撑光学次镜(8)，光学次镜(8)上方设置微波馈源(9)，微波馈源(9)设置在套管(10)的下方；
套管(10)的中心设置在套管轴(11)上，且在套管轴(11)上上下滑动，套管轴(11)位于微波馈源(9)上方；
七个支撑架(7)的一端设置在第一圆金属环(3)上，七个支撑架(7)的另一端用于固定套管(10)下端面；
七个可折叠金属肋(13)的一端设置在第一圆金属环(3)上与支撑架(7)相同位置，用于支撑展开微波反射镜(1)；七个连接杆(12)一端分别连接在七个可折叠金属肋(13)中部位置，七个连接杆(12)另一端分别连接在支撑架(7)中部位置；
微波馈源(9)位于微波反射镜(1)的焦点处，用于接收或发射微波信号；
折叠时，控制套管(10)沿着套管轴(11)上升带动连接杆(12)及微波反射镜(1)中部，从而完成微波反射镜(1)折叠。
2.根据权利要求1所述的轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线，其特征在于，所述微波反射镜(1)为多角形结构，材质为铝合金金属丝网。
3.根据权利要求1所述的轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线，其特征在于，所述光学主镜(2)为圆环面形，镀有微波信号全反射膜和1550nm波段反射膜。
4.根据权利要求1所述的轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线，其特征在于，所述光学主镜(2)和光学次镜(8)外部设置遮光罩，该遮光罩使用微波波段透射材料。
5.根据权利要求1所述的轻型可折叠微波和激光混合薄膜通信天线，其特征在于，光学次镜(8)镀有微波信号透射膜和1550nm波段反射膜。
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