CN106961000B - 一种基于新型支撑副反的星载环焦天线 - Google Patents

一种基于新型支撑副反的星载环焦天线 Download PDF

Info

Publication number
CN106961000B
CN106961000B CN201710221471.9A CN201710221471A CN106961000B CN 106961000 B CN106961000 B CN 106961000B CN 201710221471 A CN201710221471 A CN 201710221471A CN 106961000 B CN106961000 B CN 106961000B
Authority
CN
China
Prior art keywords
face
diameter
subreflector
thickness
rotary table
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710221471.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106961000A (zh
Inventor
张丽娜
李春晖
王见
苏晟
石同武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute
Original Assignee
Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute filed Critical Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute
Priority to CN201710221471.9A priority Critical patent/CN106961000B/zh
Publication of CN106961000A publication Critical patent/CN106961000A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106961000B publication Critical patent/CN106961000B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02—Waveguide horns
    • H01Q13/0208—Corrugated horns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/19—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface

Abstract

本发明公开了一种基于新型支撑副反的星载环焦天线，其包括主反射面、副反射面、馈源组件、圆柱介质罩、圆台介质罩、调整垫片以及中心支撑桶，馈源组件安装在中心支撑桶上，圆柱介质罩与副反射面紧固连接后与圆台介质罩通过螺钉固定后共同安装在中心支撑桶上，中心支撑桶与圆台介质罩之间以及中心支撑桶与主反射面之间增加调整垫片，中心支撑桶最终被固定在主反射面上。本发明实现电大口径天线装配精度高、天线效率高、结构可靠、调试方便、成本低等优点，特别适合用作星载通信天线。

Description

一种基于新型支撑副反的星载环焦天线
技术领域
本发明属于星载通信天线领域，尤其涉及一种基于新型支撑副反的星载环焦天线。
背景技术
反射面天线由于其结构简单，易于设计，结构强度高且性能优越，是目前星载天线中普遍采用的天线形式。环焦天线普遍采用在主反射面或馈源喇叭上用3根或4根金属支杆对副反射面进行支撑，保持相对位置关系。其主要缺点为：1)由于金属支杆对电磁波的遮挡及散射等因素的影响，导致天线效率下降；2)3根或4根金属支杆还存在主、副反相对位置关系装配精度低、调整困难、连接可靠性低等问题。对电大口径及精度具有特殊要求的宇航型号难以满足其任务要求。马小琴等人在环焦天线副面介质支撑罩及其制备方法(专利号：CN103474741 B)中提出采用圆台环氧树脂配合高强度玻璃纤维增强材料的介质支撑罩的方式对副反射面进行支撑。虽然采用了介质支撑的设计方式，但其介质罩材料制备方法复杂，需要基础模具结合复杂工艺加工，并且其使用的玻璃钢介质材料在高频段(Ka频段以上)使用时损耗较大，进而影响天线辐射效率。
发明内容
为了克服上述现有技术不足，本发明公开了一种新型支撑副反的环焦天线，其主、副反射面装配精度高，主、副反射面相对位置调整容易，加工简单，且在高频段使用时不影响天线辐射效率，结构可靠性高。
本发明的主要构思是：为减少副反支撑结构对天线电性能的影响，采用损耗小、空间环境适应性强的聚酰亚胺材料合理巧妙地设计副反射面支撑结构形式，为保证主、副反射面相对位置关系及满足调试需求，副反支撑结构采用分开设计思路，各部分结构采用机械加工的方法通过控制各 安装面尺寸公差并增加调整垫片实现电大口径天线的高精度要求。
一种基于新型支撑副反的星载环焦天线，其包括主反射面、副反射面、馈源组件、圆柱介质罩、圆台介质罩、调整垫片以及中心支撑桶，所述馈源组件安装在所述中心支撑桶上，所述圆柱介质罩与所述副反射面紧固连接后与所述圆台介质罩通过螺钉固定后共同安装在所述中心支撑桶上，所述中心支撑桶与所述圆台介质罩之间增加所述调整垫片，所述中心支撑桶固定在所述主反射面上。
定义中心频率的谐振频率为中心波长为λ0＝c/f0，其中fh为最高工作频率，fl为最低工作频率，相对阻抗带宽为
较佳的，所述主反射面为碳纤维材质的铝蜂窝旋转抛物面，其直径为 D＝67.5λ0，焦距为F＝18.23λ0，抛物线母线方程为(X-d/2)2＝4×F×Z，Z≥0， X∈R。
较佳的，所述副反射面为金属材质的旋转椭圆面，其直径为d＝6.75λ0，椭圆母线方程为-3.10λ0≤X≤3.10λ0，-2.37λ0≤Y≤ 2.37λ0。
较佳的，所述馈源组件为轴向槽波纹喇叭，其喇叭口面半径r＝1.92λ0，采用BJ180波导进行圆极化馈电。
较佳的，所述圆柱介质罩采用聚酰亚胺材料，其口径尺寸与所述副反射面的直径d相同，高度为H1＝4.93λ0，侧壁厚度t1＝0.05λ0，下底面厚度t2＝0.14 λ0，开有直径R1＝2.03λ0的圆孔。
较佳的，所述圆台介质罩采用聚酰亚胺材料，其上口面开孔直径尺寸为 Ra＝5.03λ0，厚度t2＝0.14λ0，下底口面开孔直径尺寸为Rb＝2.13λ0，厚度 t3＝0.14λ0，高度为H2＝4.93λ0，侧壁厚度t4＝0.07λ0。
较佳的，所述中心支撑桶采用碳纤维材料，其上端面口面直径为R2＝4.1 λ0，下端面口面直径为R3＝4.6λ0，高度为H3＝12.03λ0，厚度均为t5＝0.07 λ0。
较佳的，所述调整垫片采用金属材料；所述调整垫片用以调整喇叭口面到所述主反射面和所述副反射面的相对位置关系；所述调整垫片的厚度为ΔH＝0.007λ0、0.014λ0、0.021λ0、0.035λ0、0.07λ0、0.14λ0或0.28λ0。
与现有技术相比，本发明具有如下的积极效果：
第一，采用损耗小、空间适应性强的聚酰亚胺材料，通过利用线性渐变的圆台介质罩、圆柱介质罩和调整垫片的巧妙组合来设计副反射面支撑结构，减少副反支撑结构对天线方向图遮挡及散射的影响，这是星载天线首次采用聚酰亚胺材料实现Ka频段口径尺寸为6.75λ0的介质支撑副反射面结构；
第二，为保证主、副反相对位置之间的调试需求，副反支撑结构采用分开设计思路，各部分结构采用机械加工的方法通过控制各安装面尺寸公差并增加调整垫片实现电大口径天线的高精度要求，精度可达到0.1mm；该设计在安装时仅根据调试需求合理选择垫片的厚度尺寸，即可调整喇叭相位中心与主、副反相对位置关系，而且不增加安装难度；
第三，通过对整个天线的电性能进行测试，结果表明介质支撑方式的天线效率可达55％，而文献中对采用介质支撑方式的天线效率最高50％。另外，该介质支撑罩通过机械加工保证，无须专门模具工装，大大降低研制成本。
附图说明
图1为本发明一实施例的剖面侧视图；
图2为本发明一实施例的圆柱介质罩的结构尺寸图；
图3为本发明一实施例的圆台介质罩的结构尺寸图；
图4为本发明一实施例的中心支撑桶的结构尺寸图；
图5为本发明一实施例的调整垫片的结构尺寸图；
图6为本发明一实施例的天线在f0的E面实测归一化方向图；
图7为本发明一实施例的天线在f0的H面实测归一化方向图。
图中，1-主反射面；2-副反射面；3-馈源组件；4-圆柱介质罩；5-圆台介质罩；6-中心支撑桶；7-调整垫片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。
实施例一
参见图1，本发明所述的基于新型支撑副反的星载环焦天线，包括主反射面1、副反射面2、馈源组件3、圆柱介质罩4、圆台介质罩5、调整垫片7以及中心支撑桶，馈源组件3安装在中心支撑桶6上，圆柱介质罩4与副反射面 2紧固连接后与圆台介质罩5通过螺钉固定后共同安装在中心支撑桶6上，中心支撑桶6与圆台介质罩5之间增加调整垫片7，最后与主反射面1连接固定。
实施例二
参见图1至图5，本实施例是在实施例一的基础上作出的改进，特别之处是副反射面2为金属材质的旋转椭圆面，其直径为d＝6.75λ0，λ0为中心频率电磁波的波长，椭圆母线方程为-3.10λ0≤X≤3.10λ0， -2.37λ0≤Y≤2.37λ0；主反射面1为碳纤维材质的铝蜂窝旋转抛物面，其直径为D＝67.5λ0，焦距为F＝18.23λ0，抛物线母线方程为(X-d/2)2＝4×F×Z，Z ≥0，X∈R(即X为实数)；馈源组件3为轴向槽波纹喇叭，其喇叭口面半径 r＝1.92λ0，采用BJ180波导进行圆极化馈电；圆柱介质罩4采用聚酰亚胺材料，其口径尺寸约为6.75λ0，与副反射面2的直径d相同，高度为H1＝4.93 λ0，侧壁厚度t1＝0.05λ0，下底面厚度t2＝0.14λ0，开有直径R1＝2.03λ0的圆孔。该圆柱介质罩4的设计主要是减小电磁波的遮挡及散射的影响，增强电磁波透射，并且可实现与副反射面2的一体化固定连接。圆台介质罩5采用聚酰亚胺材料，其上口面开孔直径尺寸为Ra＝5.03λ0，厚度t2＝0.14λ0，下底口面开孔直径尺寸为Rb＝2.13λ0，厚度t3＝0.14λ0，高度为H2＝4.93λ0，侧壁厚度 t4＝0.07λ0。该圆台介质罩5的设计不但实现了馈源喇叭口面与圆柱介质罩4 的线性渐变，进一步减少了对初级馈源喇叭方向图和驻波的影响。中心支撑桶 6采用碳纤维材料，其上端面口面直径为R2＝4.1λ0，下端面口面直径为R3＝4.6 λ0，高度为H3＝12.03λ0，厚度均为t5＝0.07λ0；调整垫片7采用金属材料，用以调整喇叭口面到主反射面1和副反射面2的相对位置关系；调整垫片7 的厚度为ΔH＝0.007λ0、0.014λ0、0.021λ0、0.035λ0、0.07λ0、0.14λ0或0.28λ0。该调整垫片7的主要作用是提高天线的辐射效率并解决精密装配问题。
实施例三
参见图1至图5，本实施例是在实施例而的基础上作出的改进，其中副反射面2为金属材质的旋转椭圆面，其直径为d＝100mm，椭圆母线方程为-3.10λ0≤X≤3.10λ0，-2.37λ0≤Y≤2.37λ0；主反射面1为碳纤维材质的铝蜂窝旋转抛物面，其直径为D＝1000mm，焦距为 F＝270mm，抛物线母线方程为(X-d/2)2＝4×F×Z，Z≥0，X∈R(即X为实数)；馈源组件3为轴向槽波纹喇叭，其喇叭口面半径r＝28.5mm，采用BJ180波导进行圆极化馈电；圆柱介质罩4采用聚酰亚胺材料，其口径尺寸与副反射面2 的直径d相同，高度为H1＝73mm，侧壁厚度t1＝0.8mm，下底面厚度t2＝2mm，开有直径R1＝30mm的圆孔；圆台介质罩5采用聚酰亚胺材料，其上口面开孔直径尺寸为Ra＝72.6mm，厚度t2＝2mm，下底口面开孔直径尺寸为Rb＝31.4mm，厚度t3＝2mm，高度为H2＝41.84mm，侧壁厚度t4＝1mm；中心支撑桶6采用碳纤维材料，其上端面口面直径为R2＝60.65mm，下端面口面直径为 R3＝68mm，高度为H3＝178.16mm，厚度均为t5＝1mm；调整垫片7采用金属材料；所述调整垫片用以调整喇叭口面到主反射面1和副反射面2的相对位置关系；调整垫片7的厚度为ΔH＝0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.5mm、1mm、2mm 或3mm。
图6和图7给出了本实施例在中心频率f0的实测归一化方向图。图中显示该天线具有良好的高增益特性，第一副瓣电平≤-14dB，天线效率大于55％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于新型支撑副反的星载环焦天线，其特征在于：包括主反射面、副反射面、馈源组件、圆柱介质罩、圆台介质罩、调整垫片以及中心支撑桶，所述馈源组件安装在所述中心支撑桶上，所述圆柱介质罩与所述副反射面紧固连接后与所述圆台介质罩通过螺钉固定后共同安装在所述中心支撑桶上，所述中心支撑桶与所述圆台介质罩之间以及所述中心支撑桶与所述主反射面之间设置所述调整垫片，所述中心支撑桶被固定在所述主反射面上；
所述副反射面为金属材质的旋转椭圆面，其直径为d＝6.75λ0，椭圆母线方程为其中λ0为电磁波的中心波长，-3.10λ0≤X≤3.10λ0，-2.37λ0≤Y≤2.37λ0；
所述圆柱介质罩采用聚酰亚胺材料，其口径尺寸与所述副反射面的直径d相同，高度为H1＝4.93λ0，侧壁厚度t1＝0.05λ0，下底面厚度t2＝0.14λ0，开有直径R1＝2.03λ0的圆孔，其中λ0为电磁波的中心波长；
所述圆台介质罩采用聚酰亚胺材料，其上口面开孔直径尺寸为Ra＝5.03λ0，厚度t2＝0.14λ0，下底口面开孔直径尺寸为Rb＝2.13λ0，厚度t3＝0.14λ0，高度为H2＝4.93λ0，侧壁厚度t4＝0.07λ0，其中λ0为电磁波的中心波长；
所述中心支撑桶采用碳纤维材料，其上端面口面直径为R2＝4.1λ0，下端面口面直径为R3＝4.6λ0，高度为H3＝12.03λ0，厚度均为t5＝0.07λ0，λ0为电磁波的中心波长。
2.如权利要求1所述的一种基于新型支撑副反的星载环焦天线，其特征在于：所述主反射面为碳纤维材质的铝蜂窝旋转抛物面，其直径为D＝67.5λ0，焦距为F＝18.23λ0，抛物线母线方程为(X-d/2)2＝4×F×Z，其中λ0为电磁波的中心波长，Z≥0，X∈R。
3.如权利要求1所述的一种基于新型支撑副反的星载环焦天线，其特征在于：所述馈源组件为轴向槽波纹喇叭，其喇叭口面半径r＝1.92λ0，采用波导进行圆极化馈电，其中λ0为电磁波的中心波长。
4.如权利要求1所述的一种基于新型支撑副反的星载环焦天线，其特征在于：所述调整垫片采用金属材料；所述调整垫片用以调整喇叭口面到所述主反射面和所述副反射面的相对位置关系；所述调整垫片的中间开有通孔，厚度为ΔH＝0.007λ0、0.014λ0、0.021λ0、0.035λ0、0.07λ0、0.14λ0或0.28λ0，其中λ0为电磁波的中心波长。
CN201710221471.9A 2017-04-06 2017-04-06 一种基于新型支撑副反的星载环焦天线 Active CN106961000B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710221471.9A CN106961000B (zh) 2017-04-06 2017-04-06 一种基于新型支撑副反的星载环焦天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710221471.9A CN106961000B (zh) 2017-04-06 2017-04-06 一种基于新型支撑副反的星载环焦天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106961000A CN106961000A (zh) 2017-07-18
CN106961000B true CN106961000B (zh) 2019-08-23

Family

ID=59484896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710221471.9A Active CN106961000B (zh) 2017-04-06 2017-04-06 一种基于新型支撑副反的星载环焦天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106961000B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108054515B (zh) * 2017-10-27 2020-10-27 上海卫星工程研究所 可实现特定初始指向的星载二维驱动数传天线系统
CN109411870B (zh) * 2018-10-31 2023-12-15 广东盛路通信科技股份有限公司 一种双频共用的抛物面天线馈源
CN110571532A (zh) * 2019-09-27 2019-12-13 上海航天测控通信研究所 一种环焦抛物面背射天线
CN112201923B (zh) * 2020-09-28 2022-05-31 盐城市星地通信设备有限公司 一种方便大口径通信天线副反射面的定位结构及其定位方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6211834B1 (en) * 1998-09-30 2001-04-03 Harris Corporation Multiband ring focus antenna employing shaped-geometry main reflector and diverse-geometry shaped subreflector-feeds
CN101615723A (zh) * 2009-08-06 2009-12-30 北京天瑞星际技术有限公司 超薄超高性能微波天线
CN101976766A (zh) * 2010-09-07 2011-02-16 京信通信系统（中国）有限公司 超高性能微波天线及其馈源组件
CN103094714A (zh) * 2013-02-26 2013-05-08 四川省视频电子有限责任公司 一种高效率介质导抛物面天线
CN203367490U (zh) * 2013-02-26 2013-12-25 四川省视频电子有限责任公司 一种高效率介质导抛物面天线
CN104600435A (zh) * 2014-12-27 2015-05-06 广东盛路通信科技股份有限公司 一种用作抛物面馈源的分形介质谐振天线

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6211834B1 (en) * 1998-09-30 2001-04-03 Harris Corporation Multiband ring focus antenna employing shaped-geometry main reflector and diverse-geometry shaped subreflector-feeds
CN101615723A (zh) * 2009-08-06 2009-12-30 北京天瑞星际技术有限公司 超薄超高性能微波天线
CN101976766A (zh) * 2010-09-07 2011-02-16 京信通信系统（中国）有限公司 超高性能微波天线及其馈源组件
CN103094714A (zh) * 2013-02-26 2013-05-08 四川省视频电子有限责任公司 一种高效率介质导抛物面天线
CN203367490U (zh) * 2013-02-26 2013-12-25 四川省视频电子有限责任公司 一种高效率介质导抛物面天线
CN104600435A (zh) * 2014-12-27 2015-05-06 广东盛路通信科技股份有限公司 一种用作抛物面馈源的分形介质谐振天线

Also Published As

Publication number Publication date
CN106961000A (zh) 2017-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106961000B (zh) 一种基于新型支撑副反的星载环焦天线
EP3544118B1 (en) Additively manufactured antenna
CN101785141A (zh) 自支承单一馈电组件
WO2013168319A1 (ja) アンテナ装置およびアンテナ装置の取りつけ方法
Addamo et al. 3-D printing of high-performance feed horns from Ku-to V-bands
JPH03203402A (ja) マイクロ波フィードホーン用補償器、補償型マイクロ波フィードホーン、アンテナフィードホーン用補償器、及び補償型フィードホーン
CN109997279B (zh) 天线的天线罩-外壳和相关的天线结构
US11545743B2 (en) Additively manufactured mesh cavity antenna
CN101841082A (zh) 一种微波天线的馈源及微波天线
US11095039B2 (en) Communication apparatus
Ma et al. 3-D printed annular linear-to-circular dielectric polarizer and its applications to omnidirectional and multibeam antennas
CN102456951B (zh) 一种基站天线
Boyuan et al. Fixing and aligning methods for dielectric resonator antennas in K band and beyond
CN116666963A (zh) 一种在轨3d打印反射面天线
CN210692755U (zh) 用于基站天线的天线罩及基站天线
JP4229006B2 (ja) 統合アンテナ
CN220439881U (zh) 一种基于fr-4基板的gnss天线
CN113131175B (zh) 一种多频段圆极化的gnss定位天线
JP2001185944A (ja) アンテナ装置
Sheftman et al. Experimental study of subreflector support structures in a Cassegrainian antenna
CN116137382A (zh) 一种具有良好波束稳定性的圆锥螺旋天线
Buch et al. Wideband Fully Metallic Fabry Perot Cavity Antenna with a Curved Ground Plane
WO2020147070A1 (zh) 双频四臂螺旋天线及通信设备
CN114006152A (zh) 一种新型基站天线及其制备方法
RU30215U1 (ru) Волноводно-стержневой антенный элемент проходной фазированной антенной решетки

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 201109 Minhang District, Shanghai Road, No. 1777 spring

Applicant after: Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute

Address before: 200080 Shanghai city Hongkou District street Xingang Tianbao Road No. 881

Applicant before: Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant