CN106597124A - 用于真空低温环境的pim 测试吸波模块 - Google Patents

用于真空低温环境的pim 测试吸波模块 Download PDF

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秦家勇
杜春林
杨晓宁
王晶
许忠旭
刘畅
邵钰杰
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    • G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
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Abstract

本发明公开了一种用于卫星天线地面热试验过程的PIM测试吸波模块，包括：安装基板、若干吸波尖锥、测温传感器和防护罩，安装基板由挤压成型的条状型材裁剪而成，安装基板的宽度保持固定，其上设置倒T型滑槽，倒T型滑槽与若干个吸波尖锥底部的T凸台尺寸相契合，以使若干吸波尖锥在安装基板上紧密排列，防护罩设置在若干吸波尖锥的上方，防护罩的底面四周与安装基板进行粘合固定，测温传感器通过安装基板上的孔安装在吸波尖锥内部的孔内，在吸波尖锥的孔内灌满导热硅脂，使测温传感器与吸波尖锥接触，测量其温度。本发明的PIM测试专用吸波模块经测试(L波段)微波反射率在‑30dB以下，自身的PIM指标经测试为15阶PIM<‑150dB。

Description

用于真空低温环境的PIM 测试吸波模块
技术领域
本发明属于航天器地面热试验技术领域，具体涉及一种用于卫星大功率通信天线的PIM测试吸波模块。
背景技术
在大功率多载波的通信，导航，直播卫星的预研和研制过程中，PIM是关系到卫星成败的一个重要的问题，无源互调问题的风险评估和控制的需要从整星角度来考虑，因此，在热真空环境中进行整星的PIM测试是最接近卫星在轨真实状态的，其测试结果最能反映卫星在轨的工作状态。卫星天线在真空容器内进行无线测试需要有吸波装置将天线发射的电磁波吸收掉，防止该电磁波经反射进入到天线的接收单元中，对于PIM测试而言，吸波装置除了要求反射率低以外，自身也不能产生PIM(<-150dB)，否则，这些微弱的互调产物如果进入高灵敏度的卫星接收机，就无法说明PIM是由卫星自身产生的还是由于外界设备产生的，失去了测试的意义。当电磁波通过金属拼接面、表面具有尖锐突起、技术污染物等任何会使电流集中的结构时就会产生较大的PIM效应，这就要求吸波材料要对其安装基板进行完全的遮挡，阻止电磁波到达其背后的安装基板。本发明的介绍的PIM测试吸波模块经过对吸波模块的优化设计，采用了多种措施对吸波模块可能产生PIM因素进行优化，经多次测试，该模块反射率在-30dB以下，自身PIM测试结果满足15介PIM小于-150dB，达到了很好的防止PIM产生的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在卫星真空热试验过程中进行PIM 测试时具有很好的吸波能力(反射率<-30dB)并且自身不会产生PIM的吸波模块。多个本发明的吸波模块安装在经过设计的框架上再结合其他的设备，能够完成通信卫星大功率通信天线在真空热试验环境下的PIM测试工作。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
用于卫星天线地面热试验过程的PIM测试吸波模块，包括：安装基板、若干吸波尖锥、测温传感器和防护罩，安装基板由挤压成型的条状型材裁剪而成，安装基板的宽度保持固定，其上设置倒T型滑槽，倒T型滑槽与若干个吸波尖锥底部的T型凸台尺寸相契合，以使若干吸波尖锥在安装基板上紧密排列，防护罩设置在若干吸波尖锥的上方，防护罩的底面四周与安装基板进行粘合固定，测温传感器通过安装基板上的孔安装在吸波尖锥内部的孔内，在吸波尖锥的孔内灌满导热硅脂，使测温传感器与吸波尖锥接触，测量其温度。
其中，吸波尖锥是由S iC材料烧制而成的尖锥状的吸波材料，吸波尖锥的高度与被吸收的微波频率匹配一致。
其中，吸波尖锥的底面尺寸为20mmX20mm，底面具有T型凸台，作为与安装基板的接口。
其中，吸波尖锥的底面4条边上具有2条凸缘和2条凹槽，凸缘的大小和凹槽的尺寸能够相互契合以使得多个吸波尖锥按一定的方向排布时通过之间的相互叠加达到对安装基板的完全遮挡。
其中，防护罩的底面与安装基板采用胶带或者双面胶进行粘合固定。
其中，安装基板的底座预留安装螺纹，用来与安装框架固定。
进一步地，安装基板2的长度为吸波尖锥底面尺寸的整数倍。安装基板的两端加工出固定用的安装螺纹孔，一端2-3个M4或M5的螺纹孔。
其中，吸波尖锥在与安装基板安装前，在安装基板的滑槽内均匀涂 覆GD414真空用硅橡胶，增加吸波尖锥与安装基板2的接触面积。
一种PIM测试吸波模块组件，由上述的PIM测试模块组成，其中，每个PIM测试模块的安装基板上都布满吸波尖锥，在每个安装基板相邻的两个侧面都使用绝缘胶带或绝缘薄膜进行包裹，任意模块按照安装时的方向都包裹同一侧的边缘，以保证在模块组装后，任意两个模块的安装基板之间都是绝缘的，防止在PIM测试过程中吸波装置本身产生PIM。
其中，绝缘胶带或绝缘薄膜粘贴在安装基板相邻的两个边上，要求对金属的安装基板进行完全的遮挡，达到相邻的两块安装基板之间的绝作用。
其中，吸波尖锥的外形尺寸由天线工作的电磁波的频率决定。
其中，当防护罩是绝缘材料并且能够对安装基板的边缘进行完全覆盖时，绝缘薄膜可省略。
本发明的PIM测试专用吸波模块经测试(L波段)微波反射率在-30dB以下，自身的PIM指标经测试为15阶PIM<-150dB。
附图说明
图1为本发明的用于PIM测试的吸波结构的结构示意图；
其中，1:吸波尖锥；2:安装基板；3:绝缘薄膜；4防护罩。
图2是本发明的吸波结构中吸波尖锥与安装基板的安装方式示意图；
其中，1:吸波尖锥；2:安装基板。
图3是本发明的吸波结构中测温传感器安装孔的结构示意图。
其中，1:吸波尖锥；2:安装基板；4：防护罩；5：测温传感器。
具体实施方式
以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实 施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。
参见图1，图1显示了本发明的用于PIM测试的吸波结构的结构示意图，本发明的用于在卫星天线地面热试验过程中的PIM测试吸波模块，包括：安装基板、吸波尖锥、测温传感器、防护罩等几个部分。具体而言，吸波尖锥1是由SiC材料烧制而成的尖锥状的吸波材料，根据需要的被吸收的微波的频率，通过仿真分析的方法计算出吸波尖锥1的高度，吸波尖锥1的高度与被吸收的微波频率需要匹配一致。
其底面尺寸固定为20mmX20mm，底面设计标准的T型凸台，作为与安装基板2的接口。吸波尖锥1的底面4条边上设计2条凸缘和2条凹槽，凸缘的大小和凹槽的尺寸能够相互契合，这样在多个吸波尖锥1按一定的方向排布时能够通过尖锥1之间的相互叠加达到对安装基板2的完全遮挡。
安装基板是由挤压成型的条状型材裁剪而成，安装基板的宽度保持固定，长度根据需要截取。基板上设计标准宽度的倒T型滑槽和用于固定其他构件的螺纹孔，倒T型滑槽与吸波尖锥1底部的T凸台尺寸想契合，能够满足吸波尖锥1在安装基板2上进行紧密排列，避免吸波尖锥1之间产生缝隙将安装基板2暴露在微波环境中。在基板的底座预留安装螺纹，可以用来与安装框架进行固定，图2显示了本发明的吸波结构中吸波尖锥与安装基板的安装方式示意图。
当PIM测试吸波箱的结构设计完成后，根据布局的需要裁取适当长度的安装基板2，安装基板2的长度一般为吸波尖锥1底面尺寸的整数倍，在裁剪好的基板的2端加工出固定用的安装螺纹孔，一般1端2ˉ3个M4或M5的螺纹孔。
将吸波尖锥1按照一定的方向(凸缘和凹槽的方向一致)使底部的T型凸台嵌入安装基板2上的倒T型滑槽内，并沿滑槽内滑动直至设计的 位置，吸波尖锥1在与基板2安装前，在安装基板2的滑槽内均匀涂覆GD414真空用硅橡胶，增加吸波尖锥1与安装基板2的接触面积，降低二者的接触热阻。设计合理的安装顺序使所有的吸波尖锥1的底部的凸缘都能很好的嵌入相邻尖锥的凹槽内，实现对安装基板2的完全遮蔽。
每个安装基板2上都布满吸波尖锥1后，在安装基板2相邻的2个侧面使用绝缘胶带进行包裹，任意模块按照安装时的方向都包裹同一侧的边缘，以保证在模块组装后，任意两个模块的安装基板2之间都是绝缘的，防止在PIM测试过程中吸波装置本身产生PIM。
吸波模块组装完成后，其4条边的状态与单个吸波尖锥1相同，也是具有2条凸缘和2条凹槽，多个模块拼接时相邻的模块的凸缘凹槽能互相契合，起到对安装基板的遮挡作用。
防护罩4采用透波的具有一定强度的绝缘薄裁剪成一个无盖的盒子，使用无盖一面扣在吸波模块上，使所有的吸波尖锥1都被防护罩4所遮盖，防护罩4底部采用胶或者胶带固定在安装基板2上。当吸波模块处在产品的下方时或者能够确保在吸波尖锥1脱落也不会伤到产品的情况下，防护罩可以不装。
所有吸波模块上的薄膜绝缘条和防护罩都不能影响吸波模块的凸缘和凹槽的安装，以确保安装时能够使吸波材料完全遮蔽金属的安装基板。
参见图3，图3显示了本发明的吸波结构中测温传感器安装孔的结构示意图。测温传感器5通过安装基板2上的开孔安装在吸波尖锥1内部的盲孔中，当测温传感器探入至盲孔内部后，采用灌胶抢将航天器用硅橡胶GD414灌入盲孔内部，对测温传感器进行固定，防止传感器脱落。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图 所涵盖的精神时，均应在本发明保护范围之内。

Claims (11)

1.用于卫星天线地面热试验过程的PIM测试吸波模块，包括：安装基板、若干吸波尖锥、测温传感器和防护罩，安装基板由挤压成型的条状型材裁剪而成，安装基板的宽度保持固定，其上设置倒T型滑槽，倒T型滑槽与若干个吸波尖锥底部的T型凸台尺寸相契合，以使若干吸波尖锥在安装基板上紧密排列，防护罩设置在若干吸波尖锥的上方，防护罩的底面四周与安装基板进行粘合固定，测温传感器通过安装基板上的孔安装在吸波尖锥内部的孔内，在吸波尖锥的孔内灌满导热硅脂，使测温传感器与吸波尖锥接触，测量其温度。
2.如权利要求1所述的吸波模块，其中，吸波尖锥是由SiC材料烧制而成的尖锥状的吸波材料，吸波尖锥的高度与被吸收的微波频率匹配一致。
3.如权利要求2所述的吸波模块，其中，吸波尖锥的底面尺寸为20mmX20mm，底面具有T型凸台，作为与安装基板的接口。
4.如权利要求1所述的吸波模块，其中，吸波尖锥的底面4条边上具有2条凸缘和2条凹槽，凸缘的大小和凹槽的尺寸能够相互契合以使得多个吸波尖锥按一定的方向排布时通过之间的相互叠加达到对安装基板的完全遮挡。
5.如权利要求1所述的吸波模块，其中，防护罩的底面与安装基板采用胶带或者双面胶进行粘合固定。
6.如权利要求1所述的吸波模块，其中，安装基板的底座预留安装螺纹，用来与安装框架固定。
7.如权利要求6所述的吸波模块，其中，安装基板的长度为吸波尖锥底面尺寸的整数倍，安装基板的两端加工出固定用的安装螺纹孔，一端2-3个M4或M5的螺纹孔。
8.如权利要求1所述的吸波模块，其中，吸波尖锥在与安装基板安装前，在安装基板的滑槽内均匀涂覆GD414真空用硅橡胶，增加吸波尖锥与安装基板的接触面积。
9.一种PIM测试吸波模块组件，由上述的PIM测试模块组成，其中，每个PIM测试模块的安装基板上都布满吸波尖锥，在每个安装基板相邻的两个侧面都使用绝缘胶带或绝缘薄膜进行包裹，任意模块按照安装时的方向都包裹同一侧的边缘，以保证在模块组装后，任意两个模块的安装基板之间都是绝缘的，防止在PIM测试过程中吸波装置本身产生PIM。
10.如权利要求9所述的吸波模块，其中，绝缘胶带或绝缘薄膜粘贴在安装基板相邻的两个边上，要求对金属的安装基板进行完全的遮挡，达到相邻的两块安装基板之间的绝作用。
11.如权利要求9所述的吸波模块，其中，吸波尖锥的外形尺寸由天线工作的电磁波的频率决定。
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