CN110690559A - 星载共形测控天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星载共形测控天线，包括天线盖板、天线振子、馈电网络和结构主体，天线盖板与结构主体的侧壁固定形成封闭腔体，天线振子、馈电网络固定于封闭腔体内，天线盖板为抗辐照透波盖板；天线振子由四个折弯振子组成，四个折弯振子的安装位置呈轴对称均匀排列，折弯振子通过同轴结构与馈电网络相连。本发明提出的技术方案与微带测控天线相比，具有工作带宽宽、辐射效率高、极化纯度高、波束宽度大、低仰角增益高，寿命长等优点；与传统四臂螺旋测控天线相比，具有天线高度低、嵌入式共形设计，结构牢固、易于生产加工等优点。

Description

星载共形测控天线

技术领域

本发明属于通信天线技术领域，涉及一种共形测控天线，具体涉及一种嵌入式星载共形测控天线。

背景技术

卫星天线中为了保证测控天线的宽方向图覆盖范围，通常天线都突出卫星表面，甚至通过增加底座使得天线高出卫星表面。在工程实践中，某些卫星要求测控天线隐形，突出或高出卫星表面的测控天线无法满足隐形的要求，因此需要提出一种技术方案，以使卫星测控天线嵌入到星体表面以内。如果直接把现有的测控天线埋入卫星内部，天线方向图会变差，无法满足测控通信的要求。

因此，为了满足天线共形和保证天线方向图，本发明提出了一种嵌入式四臂振子天线，该天线采用变形的四臂螺旋天线形式，实现天线的完全嵌入，在满足共形的前提下，达到了宽方向图覆盖。

发明内容

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种星载共形测控天线，包括天线盖板、天线振子、馈电网络、结构主体，天线盖板与结构主体的侧壁固定形成封闭腔体，天线振子、馈电网络固定于封闭腔体内，天线盖板为抗辐照透波盖板；天线振子由四个折弯振子组成，四个折弯振子的安装位置呈轴对称均匀排列，折弯振子通过同轴结构与馈电网络相连，四个折弯振子接收信号时，形成相位依次相差90度信号通过同轴结构内导体传送至馈电网络；馈电网络将输入的信号等功率分为四路信号，四路信号相位依次相差90度，四路信号通过同轴结构内导体由馈电网络传送至四个折弯振子。

优选地，在折弯振子的弯折处设置短路支持柱，短路支持柱通过螺钉与结构主体相固定。

优选地，折弯振子弯折处为弯折90°，折弯振子从弯折处至末端与水平面呈20°。

优选地，折弯振子的长度为所需工作频率对应波长的1/4，四个折弯振子呈螺旋状排列；四个折弯振子逆时针排列，以使天线具有左旋圆极化辐射特性；或四个折弯振子顺时针排列，以使天线具有右旋圆极化辐射特性。

优选地，馈电网络由抗辐照介质基板制作而成；馈电网络包括一分四正交功分网络、四个馈电端口和射频地；一分四正交功分网络由印制在介质基板上的微带线及焊接元器件组成，将输入信号等幅度、依次相差90度输出至馈电网络四个端口，依次相差90度的相位差顺序根据天线圆极化旋向确定；射频地为馈电网络的信号地，射频地连通结构主体与天线振子。

优选地，一分四正交功分网络通过不等长功分器实现；射频地通过在抗辐照介质基板的下底面整面覆铜实现；在馈电端口处设置馈电金属化通孔，用于焊装同轴结构内导体。

进一步地，结构主体的侧壁围绕在天线振子四周，以隔绝隐身材质对天线方向图的影响。

优选地，天线盖板与结构主体的侧壁通过螺钉固定，天线盖板与天线振子间距为1mm。

优选地，天线振子和结构主体为金属材料，馈电网络的抗辐照介质基板为高介电常数的板材。

优选地，天线振子和结构主体选择铝或铝合金，馈电网络的抗辐照介质基板采用高频陶瓷复合材料。

本发明的有益效果如下：

本发明提出的星载共形测控天线与微带测控天线相比，具有工作带宽宽、辐射效率高、极化纯度高、波束宽度大、低仰角增益高，寿命长等优点；与传统四臂螺旋测控天线相比，具有天线高度低、嵌入式共形设计，结构牢固、易于生产加工等优点。

本发明采用一体化金属材质作为天线振子，相较其他传统焊接形式天线振子，具有结构牢固、可靠、电磁损耗小、辐射效率高等特点。

本发明采用等幅正交的一分四馈电网络作为馈电网络主要组件，具有阻抗带宽较宽、产生圆极化纯度高的特点。

本发明在结构设计上将天线振子、馈电网络通过金属螺钉固定在天线结构主体上，结构上十分紧凑，侧壁与结构主体采用一体化设计，结构牢固。本发明的主要结构件的材质都采用重量较轻的铝合金，保证整个天线重量轻。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例的一种星载共形测控天线的剖面图；

图2为本发明实施例的一种星载共形测控天线的天线阵子示意图；

图3为本发明实施例的一种星载共形测控天线的馈电网络示意图。

附图标记说明：1—天线盖板；2—天线振子；3—馈电网络；4—结构主体；5—折弯振子；31—一分四正交功分网络；32—馈电端口。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明所述的一种星载共形测控天线，进行详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种星载共形测控天线，如图1和图2所示，包括天线盖板1、天线振子2、馈电网络3、结构主体4，天线盖板1与结构主体4的侧壁固定形成封闭腔体，天线振子2、馈电网络3固定于封闭腔体内，结构主体4用于支撑固定其上方的天线振子2和馈电网络3。天线盖板1为抗辐照透波盖板；在一个可选的实施例中，天线盖板1厚为2mm的正方形结构板。天线振子2由四个折弯振子5组成，四个折弯振子5的安装位置呈轴对称均匀排列，折弯振子5通过同轴结构与馈电网络3相连，四个折弯振子5接收信号时，形成相位依次相差90度信号通过同轴结构内导体传送至馈电网络3；如图3所示，四个折弯振子5的安装位置处于平面坐标系的坐标轴上，且各安装位置距离原点距离相同，因此四个折弯振子5的安装位置呈轴对称均匀排列。馈电网络3将输入的信号等功率分为四路信号，四路信号相位依次相差90度，四路信号通过同轴结构内导体由馈电网络3传送至四个折弯振子5。

在一个优选的实施例中，如图2所示，在折弯振子5的弯折处设置短路支持柱，短路支持柱通过螺钉与结构主体4相固定。

在一个优选的实施例中，折弯振子5弯折处为弯折90°，折弯振子5从弯折处至末端与水平面呈20°。需要说明的是，这样可以提升低仰角增益，并降低天线高度。天线振子2采用末端削平的结构，降低天线高度。

在一个优选的实施例中，折弯振子5的长度为所需工作频率对应波长的1/4，四个折弯振子5呈螺旋状排列；四个折弯振子5逆时针排列，以使天线具有左旋圆极化辐射特性；或四个折弯振子5顺时针排列，以使天线具有右旋圆极化辐射特性。

在一个优选的实施例中，馈电网络3由抗辐照介质基板制作而成；馈电网络3包括一分四正交功分网络31、四个馈电端口32和射频地；一分四正交功分网络31由印制在介质基板上的微带线及焊接元器件组成，将输入信号等幅度、依次相差90度输出至馈电网络四个端口32，依次相差90度的相位差顺序根据天线圆极化旋向确定；射频地为馈电网络3的信号地，射频地连通结构主体4与天线振子2。需要说明的是，从馈电网络3进入的电信号依次经一分四正交功分网络31和馈电端口32后通过同轴结构的内导体传递至天线振子2。

在一个优选的实施例中，一分四正交功分网络31通过不等长功分器实现；射频地通过在抗辐照介质基板的下底面整面覆铜实现；在馈电端口32处设置馈电金属化通孔，用于焊装同轴结构内导体。需要说明的是，一分四正交功分网络31所有输入、输出端口根据实际需要进行阻抗匹配；馈电端口32与天线振子2底部同轴结构内导体的位置一一对应，位置尺寸一致。

需要说明的是，结构主体4的侧壁围绕在天线振子2四周，以隔绝隐身材质对天线方向图的影响。

在一个优选的实施例中，天线盖板1与结构主体4的侧壁通过螺钉固定，天线盖板1与天线振子2间距为1mm。

在一个优选的实施例中，天线振子2和结构主体4为金属材料，馈电网络3的抗辐照介质基板为高介电常数的板材。

在另一个优选的实施例中，天线振子2和结构主体4选择铝或铝合金，馈电网络3的抗辐照介质基板采用高频陶瓷复合材料。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种星载共形测控天线，包括天线盖板(1)、天线振子(2)、馈电网络(3)、结构主体(4)，所述天线盖板(1)与结构主体(4)的侧壁固定形成封闭腔体，所述天线振子(2)、馈电网络(3)固定于所述的封闭腔体内，其特征在于，

所述天线盖板(1)为抗辐照透波盖板；

所述天线振子(2)由四个折弯振子(5)组成，所述的四个折弯振子(5)的安装位置呈轴对称均匀排列，所述折弯振子(5)通过同轴结构与馈电网络(3)相连，所述的四个折弯振子(5)接收信号时，形成相位依次相差90度信号通过同轴结构内导体传送至馈电网络(3)；

所述馈电网络(3)将输入的信号等功率分为四路信号，所述的四路信号相位依次相差90度，所述的四路信号通过同轴结构内导体由馈电网络(3)传送至所述的四个折弯振子(5)。

2.根据权利要求1所述的星载共形测控天线，其特征在于，在所述折弯振子(5)的弯折处设置短路支持柱，所述的短路支持柱通过螺钉与结构主体(4)相固定。

3.根据权利要求1所述的星载共形测控天线，其特征在于，所述的折弯振子(5)弯折处为弯折90°，所述折弯振子(5)从弯折处至末端与水平面呈20°。

4.根据权利要求1或3所述的星载共形测控天线，其特征在于，所述折弯振子(5)的长度为所需工作频率对应波长的1/4，所述的四个折弯振子(5)呈螺旋状排列；所述的四个折弯振子(5)逆时针排列，以使天线具有左旋圆极化辐射特性；或所述的四个折弯振子(5)顺时针排列，以使天线具有右旋圆极化辐射特性。

5.根据权利要求1所述的星载共形测控天线，其特征在于，所述馈电网络(3)由抗辐照介质基板制作而成；所述馈电网络(3)包括一分四正交功分网络(31)、四个馈电端口(32)和射频地；所述一分四正交功分网络(31)由印制在介质基板上的微带线及焊接元器件组成，将输入信号等幅度、依次相差90度输出至馈电网络四个端口(32)，所述依次相差90度的相位差顺序根据所述天线圆极化旋向确定；所述射频地为所述馈电网络(3)的信号地，所述射频地连通所述结构主体(4)与天线振子(2)。

6.根据权利要求5所述的星载共形测控天线，其特征在于，所述一分四正交功分网络(31)通过不等长功分器实现；所述射频地通过在抗辐照介质基板的下底面整面覆铜实现；在所述馈电端口(32)处设置馈电金属化通孔，用于焊装所述同轴结构内导体。

7.根据权利要求1所述的星载共形测控天线，其特征在于，所述结构主体(4)的侧壁围绕在所述天线振子(2)四周，以隔绝隐身材质对天线方向图的影响。

8.根据权利要求1所述的星载共形测控天线，其特征在于，所述天线盖板(1)与结构主体(4)的侧壁通过螺钉固定，所述天线盖板(1)与天线振子(2)间距为1mm。

9.根据权利要求1所述的星载共形测控天线，其特征在于，所述天线振子(2)和结构主体(4)为金属材料，所述馈电网络(3)的抗辐照介质基板为高介电常数的板材。

10.根据权利要求9所述的星载共形测控天线，其特征在于，所述天线振子(2)和结构主体(4)选择铝或铝合金，所述馈电网络(3)的抗辐照介质基板采用高频陶瓷复合材料。

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