CN207009675U - 一种卫星用c频段抗电磁脉冲干扰天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种卫星用C频段抗电磁脉冲干扰天线，是一种可抵抗电磁脉冲干扰的C频段卫星用喇叭天线，该天线包括：防护栅、天线辐射口、连接件、天线馈电波导；天线辐射口天线馈电波导通过连接件连接，天线辐射口为圆锥形辐射口，连接件为圆锥到矩形的过渡形式；所述防护栅为电磁脉冲二极管防护栅，包括第一级防护栅和第二级防护栅，第一级防护栅包括第一级水平极化防护栅和第一级垂直极化防护栅，第二级防护栅包括第二级水平极化防护栅和第二级垂直极化防护栅；第一级水平极化防护栅与第一级垂直极化防护栅紧挨，安装于天线辐射口的辐射口面处，第二级水平极化防护栅与第二级垂直极化防护栅紧挨，安装于天线馈电波导与连接件之间。
Description
技术领域
本实用新型涉及卫星用天线技术领域，具体涉及一种卫星用C频段抗电磁脉冲干扰天线。
背景技术
C频段是卫星测控、通信等应用的一个重要频段，喇叭天线是该频段卫星天线的一种较为常用的形式。但目前的卫星天线均未采用抗电磁脉冲干扰措施。一方面，针对卫星工作的空间环境，存在表面充放电效应和内带电效应，当发生这两种效应时，产生的脉冲电磁干扰会通过天线进入射频链路造成干扰；另一方面，随着空间资源竞争的加剧，针对卫星的干扰攻击方式也随之产生，MIL-STD-464C中即定义了一种电磁脉冲效应，这类电磁脉冲可通过“前门效应”干扰卫星射频链路。对于电磁脉冲的防护，目前主要采用空间屏蔽和滤波技术，以及其它的一些常规的接地或布线技术处理。对于屏蔽技术而言，其是一把双刃剑，在有效屏蔽强电磁脉冲的同时也会阻断被防护设备的信号收发，对于天线的防护不是很有效。对于滤波技术而言，目前一般采用频率选择表面技术或者在天线后端的射频链路中设计滤波器、防浪涌保护器件或限幅器等技术。但对于高功率电磁脉冲干扰而言，频率选择表面技术的瞬时辐射功率大，频谱范围宽，频率选择表面无法在如此宽的频谱范围内进行有效防护，且在最重要的天线工作频带内无法实现有效防护；在天线后端的射频链路中设计滤波器、防浪涌保护器件或限幅器技术中，对于射频链路中的防护器件或电路而言，很难承受高功率电磁脉冲的瞬态冲击，必须在射频链路前端即天线位置进行有效的电磁脉冲防护。目前星用C频段天线未采用抗电磁脉冲干扰抑制措施，在发生有意或无意电磁脉冲干扰时会造成射频链路受损。因此，有必要针对卫星所采用的C频段天线进行抗强电磁脉冲干扰设计，一方面保证天线正常信号的收发，另一方面需要对强电磁脉冲干扰进行抑制。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种卫星用C频段抗电磁脉冲干扰天线，是一种可抵抗电磁脉冲干扰的C频段卫星用喇叭天线。一方面，相对于空间屏蔽技术，该天线可实现正常的卫星通信功能，另一方面，由于卫星通信信号相对电磁脉冲信号强度很低，天线可实现对电磁脉冲信号的抑制。
本实用新型的一种卫星用C频段抗电磁脉冲干扰天线，包括：防护栅、天线辐射口、连接件、天线馈电波导；天线辐射口天线馈电波导通过连接件连接，天线辐射口为圆锥形辐射口，连接件为圆锥到矩形的过渡形式；所述防护栅为电磁脉冲二极管防护栅，包括第一级防护栅和第二级防护栅，第一级防护栅包括第一级水平极化防护栅和第一级垂直极化防护栅，第二级防护栅包括第二级水平极化防护栅和第二级垂直极化防护栅；第一级水平极化防护栅与第一级垂直极化防护栅紧挨，安装于天线辐射口的辐射口面处，第二级水平极化防护栅与第二级垂直极化防护栅紧挨，安装于天线馈电波导与连接件之间。
该天线进一步包括极化隔离器，极化隔离器水平居中安装在天线馈电波导的内部，极化隔离器的其中一个端面与天线馈电波导的外端口平齐。
其中，防护栅的结构底板采用印制电路板，防护栅中的二极管之间用铜印制线连接，相邻二极管之间的间距为5mm。
较佳地，防护栅的布线方式为：在底板的中心线处布有呈直线分布的二极管列，平行于中心线布有多条二极管列，相邻两条二极管列之间的间隔为5mm。
进一步地，天线馈电波导与连接件之间、连接件与天线辐射口之间以及天线辐射口面与第一级防护栅之间均采用过渡法兰连接，第一级防护栅的两层防护栅采用螺钉连接，第二级两层防护栅通过螺钉与天线馈电波导与连接件连接。
有益效果：
本实用新型中的天线中加有两级极化电磁脉冲二极管防护栅，利用强度选择的原理，对强电磁脉冲干扰的能够有效抑制，可实现宽频段的强电磁脉冲干扰抑制；
本实用新型中的天线利用极化栅对强电磁脉冲干扰进行有效抑制，利用强度选择的原理进行信号选择滤除，避免传统的空间屏蔽方法在对强电磁脉冲干扰进行抑制的同时造成正常通信信号的衰减，天线在有效抑制强电磁脉冲干扰的同时，实现正常的卫星通信；
本实用新型是在天线部分对强电磁脉冲干扰进行抑制，避免强电磁干扰进入天线后端的射频链路对传统的干扰防护电路和器件造成损伤。
附图说明
图1为天线结构图；
图2为天线内极化隔离结构；
图3为天线口面处的二极管防护栅，其中(a)为水平极化电磁脉冲防护栅，(b)为垂直极化电磁脉冲防护栅；
图4为天线波导与过渡连接结构之间的两层二极管栅，其中(a)为水平极化电磁脉冲防护栅，(b)为垂直极化电磁脉冲防护栅；
图5为采用抗干扰设计和未采用抗干扰设计的天线方向增益对比图；
图6(a)为干扰电磁脉冲信号，(b)为未采用抗电磁脉冲设计的天线输出的信号，(c)为采用抗电磁脉冲设计的天线输出的信号。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
本实用新型提供了一种卫星用C频段抗电磁脉冲干扰天线。
本实用新型的一种卫星用C频段抗电磁脉冲干扰天线，包括：防护栅、天线辐射口2、连接件3、天线馈电波导5；天线辐射口2和天线馈电波导5通过连接件3连接，天线辐射口2为圆锥形辐射口，连接件3为圆锥到矩形的过渡形式；所述防护栅为电磁脉冲二极管防护栅，包括第一级防护栅4.1和第二级防护栅4.2，第一级防护栅包括第一级水平极化防护栅和第一级垂直极化防护栅，第二级防护栅包括第二级水平极化防护栅和第二级垂直极化防护栅；第一级水平极化防护栅与第一级垂直极化防护栅紧挨，安装于天线辐射口2的辐射口面1处，第二级水平极化防护栅与第二级垂直极化防护栅紧挨，安装于天线馈电波导5与连接件3之间。
该天线进一步包括极化隔离器，极化隔离器6水平居中安装在天线馈电波导5的内部，极化隔离器6的其中一个端面与天线馈电波导5的外端口平齐。
其中，防护栅的结构底板采用印制电路板，防护栅中的二极管之间用铜印制线连接，相邻二极管之间的间距为5mm。
较佳地，防护栅的布线方式为：在底板的中心线处布有呈直线分布的二极管列，平行于中心线布有多条二极管列，相邻两条二极管列之间的间隔为5mm。
进一步地，天线馈电波导5与连接件3之间、连接件3与天线辐射口2之间以及天线辐射口面1与第一级防护栅4.1之间均采用过渡法兰连接，第一级防护栅的两层防护栅采用螺钉连接，第二级两层防护栅通过螺钉与天线馈电波导5与连接件3连接。
以下具体实施方式以一个C频段(4.2GHz)抗电磁脉冲干扰喇叭天线为例进行说明。图1为天线的具体结构图，天线主体结构材料为金属，一般为铝。天线辐射口面采用圆锥口面，前端口面直径为236mm，后端直径为68.5mm，长度为195mm。天线馈电采用矩形波导，长度为120mm，高度为51.6mm。天线口面与波导之间过渡结构采用圆锥到矩形的过渡，长度为108mm。在紧挨馈电波导端口，安装极化隔离器，结构厚度0.5mm，结构参数如图2所示。在天线口面位置安装两层瞬变电压抑制二极管结构组成的第一级电磁脉冲防护栅，第一层为水平极化防护栅，如图3(a)所示，第二层为垂直极化防护栅，如图3(b)所示，两层防护栅紧挨。防护栅结构底板采用印制电路板，二极管之间采用铜印制线连接。相邻二极管之间的间距为5mm。在波导与过渡连接结构之间的位置安装瞬变电压抑制二极管结构组成的第二级电磁脉冲结构栅，第一层为水平极化防护栅，如图4(a)所示，第二层为垂直极化防护栅，如图4(b)所示，两层防护栅紧挨。防护栅结构底板采用印制电路板，二极管之间采用铜印制线连接。相邻二极管之间的间距为5mm。
防护栅的布线方式。对于天线口面处的二极管防护栅，首先在圆形底板的中间直径部分布线，然后沿该布线间隔5mm依次布线，边缘不足5mm则不再布线。对于波导与过渡连接结构之间的二极管防护栅，首先在矩形底板的中间布线，然后沿该布线间隔5mm依次布线，最外端距离矩形边界距离相等，不足5mm则不再布线。
波导与过渡结构、过渡结构和天线辐射口面以及天线辐射口面与天线口面处的防护栅之间均采用过渡法兰，分别采用4个、4个和6个M2.5螺钉连接。天线口面处的防护栅之间采用螺钉连接。波导与过渡连接结构之间的防护栅与波导和过渡结构一起通过螺钉连接。
本天线可实现正常的卫星通信，图5为采用(虚线)和不采用(实线)抗强电磁干扰设计的方向增益对比图。从图中可以看出，天线具有较高的增益，在采用和不采用抗强电磁干扰设计时，主瓣增益基本一致，采用抗强电磁干扰设计后，副瓣强度有一定程度的增加，对主瓣几乎没有影响，对于卫星通信而言具有很好的适用性。
本天线可对强电磁干扰进行有效抑制，如图6(a)为干扰电磁脉冲信号，图6(b)为未采用抗电磁脉冲设计的天线输出信号，图6(c)为采用抗电磁脉冲设计的天线输出信号，从图中对比可以看出，当不采用抗电磁脉冲设计时，天线输出的干扰信号非常强，很容易损毁后端射频链路，而采用抗电磁干扰设计后，对干扰电磁脉冲信号起到了有效的屏蔽，可见天线对强电磁脉冲起到了很好的抑制作用。
综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种卫星用C频段抗电磁脉冲干扰天线，其特征在于，包括：防护栅、天线辐射口(2)、连接件(3)、天线馈电波导(5)；天线辐射口(2)和天线馈电波导(5)通过连接件(3)连接，天线辐射口(2)为圆锥形辐射口，连接件(3)为圆锥到矩形的过渡形式；所述防护栅为电磁脉冲二极管防护栅，包括第一级防护栅(4.1)和第二级防护栅(4.2)，第一级防护栅包括第一级水平极化防护栅和第一级垂直极化防护栅，第二级防护栅包括第二级水平极化防护栅和第二级垂直极化防护栅；第一级水平极化防护栅与第一级垂直极化防护栅紧挨，安装于天线辐射口(2)的辐射口面(1)处，第二级水平极化防护栅与第二级垂直极化防护栅紧挨，安装于天线馈电波导(5)与连接件(3)之间。
2.如权利要求1所述的一种卫星用C频段抗电磁脉冲干扰天线，其特征在于，该天线进一步包括极化隔离器(6)，极化隔离器(6)水平居中安装在天线馈电波导(5)的内部，极化隔离器(6)的其中一个端面与天线馈电波导(5)的外端口平齐。
3.如权利要求1所述的一种卫星用C频段抗电磁脉冲干扰天线，其特征在于，所述防护栅的结构底板采用印制电路板，防护栅中的二极管之间用铜印制线连接，相邻二极管之间的间距为5mm。
4.如权利要求1所述的一种卫星用C频段抗电磁脉冲干扰天线，其特征在于，所述防护栅的布线方式为：在底板的中心线处布有呈直线分布的二极管列，平行于中心线布有多条二极管列，相邻两条二极管列之间的间隔为5mm。
5.如权利要求1所述的一种卫星用C频段抗电磁脉冲干扰天线，其特征在于，所述天线馈电波导(5)与连接件(3)之间、连接件(3)与天线辐射口(2)之间以及天线辐射口面(1)与第一级防护栅(4.1)之间均采用过渡法兰连接，第一级防护栅的两层防护栅采用螺钉连接，第二级两层防护栅通过螺钉与天线馈电波导(5)与连接件(3)连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN108736156A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-11-02 | 佛山市三水瑞莱尔通讯设备有限公司 | 一种波导连接器组件及调整波导连接器组件极化的方法 |
| CN116885450A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-10-13 | 北京星英联微波科技有限责任公司 | 具备强电磁脉冲防护功能的多极化喇叭天线 |
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