一体化圆极化天线的制作方法

文档序号:10537320
一体化圆极化天线的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种一体化圆极化天线,用于采用一体化圆极化结构,获得宽带、轻量化的天线,其包括:馈源、馈电波导、销钉、和波导法兰,其中,馈源、馈电波导、和波导法兰为一体化结构,无需紧固件辅助连接装配。因此,本发明所提出的一体化圆极化天线,实现了宽带、轻量化等性能,同时具有结构简单、刚度好、可靠性高等优点。
【专利说明】
一体化圆极化天线
技术领域
[0001] 本发明属于天线与微波技术领域,涉及航天飞行器天线技术,具体地,涉及一种一 体化圆极化天线,用于采用一体化圆极化结构,获得宽带、轻量化的天线。
【背景技术】
[0002] 圆极化天线是常见的天线类型,在较低的工作频段,例如UHF波段、L波段、S波段, 一般采用螺旋天线、微带天线等线天线来实现;而在较高的工作频段,例如C波段、X波段、 Ku波段、Ka波段,由于波长很短,不再适宜选用线天线的形式,或者线天线的使用会受到功 率容量、带宽等诸多因素的限制,而一般采用喇叭天线来实现。
[0003] 喇机天线属于面天线的一种,通过喇机口面上的电磁场形成福射。圆极化喇机天 线一般包括:喇叭、圆极化器、方圆变换段等,结构较为复杂,且各部分都是独立的零件,通 过机械连接装配组合在一起,连接结构、纵向尺寸、质量都较大,不利于天线的应用。

【发明内容】

[0004] 为了解决现有技术中存在的问题,本发明提出了一种结构一体化圆极化天线,以 及实现宽带、轻量化等性能,同时具有结构简单、刚度好、可靠性高等优点。
[0005] 本发明提供了一种一体化圆极化天线,用于采用一体化圆极化结构,获得宽带、轻 量化的天线,其包括:馈源、馈电波导、销钉、和波导法兰,其中,馈源、馈电波导、和波导法兰 为一体化结构,无需紧固件辅助连接装配。
[0006] 具体地,馈源由喇叭、扼流圈、和极化齿组成,其中,馈源上还开有用于使销钉插入 的销钉孔,并且其内部还具有圆波导。
[0007] 喇叭具有两个过其旋转对称轴并互相正交的两个参考面。极化齿所在的平面与两 个参考面中一个成预定角度,其中,当预定角度为45°时,馈源辐射右旋圆极化电磁波,而 当预定角度为135°时,馈源福射左旋圆极化电磁波。
[0008] 根据所要实现的圆极化类型,销钉孔位于其中一个参考面内。圆波导的内径尺寸 能够仅传输圆波导TE11模电磁波。销钉穿过销钉孔与馈源固定在一起。
[0009] 波导法兰的接口尺寸为标准波导法兰或专用接口的尺寸。馈电波导为标准矩形波 导,并且其长边和短边的尺寸符合预定标准或为基于工作频率设定的值。
[0010] 因此,与现有技术相比,本发明所提出的一体化圆极化天线,实现了宽带、轻量化 等性能,同时具有结构简单、刚度好、可靠性高等优点。
【附图说明】
[0011] 图1为根据本发明的结构一体化圆极化天线的外形图;
[0012] 图2为本发明【具体实施方式】所涉及的馈源的剖面图;以及 [0013]图3为本发明【具体实施方式】所涉及的销钉的装配剖面图。
【具体实施方式】
[0014] 应了解,本发明的结构一体化圆极化天线主要由馈源、馈电波导、销钉组成,其上 带有波导法兰。馈源部分由喇叭、圆极化器、矩圆变换结构一体化构成,实现了宽带、轻量化 等性能,同时具有结构简单、刚度好、可靠性高等优点,可用于航天器机械可移波束天线。
[0015] 下面结合附图1-3及【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0016] 如图1所示,结构一体化圆极化天线由馈源1、馈电波导2、销钉3组成,其上带有 波导法兰4,馈源1与馈电波导2、波导法兰4为一体化结构,无需紧固件连接装配。
[0017] 馈源1由喇叭9,扼流圈10、极化齿11组成,上开有销钉孔12,内部具有圆波导8。 喇叭9以轴线5为旋转对称轴,并具有两个过轴线5、互相正交的参考面E面6和Η面7。销 钉孔12位于Ε面6内。极化齿11所在平面与Ε面6成角度Τ。当Τ = 45°时,馈源1辐 射右旋圆极化电磁波;当Τ = 135°时,馈源1辐射左旋圆极化电磁波。圆波导8的内径尺 寸仅能传输圆波导ΤΕ11模电磁波。馈电波导2为标准矩形波导,其长边、短边尺寸符合国 家标准或者为按照工作频率设定的值。波导法兰4的接口尺寸为标准波导法兰尺寸或专用 的接口尺寸。销钉3穿过销钉孔12,并与馈源1固定。
[0018] 应注意,要实现一种结构一体化圆极化天线,具体应考虑从如下几个方面来实 现:
[0019] 1、电设计约束条件
[0020] 首先,确定喇叭9的口径尺寸(直径):一般约束为在角度Α上增益跌落LdB,按照 进行馈源方向图拟合:
[0021] Dir ( Θ ) = 2 (q+1) cosq θ (1)
[0022] 由此可得出:
[0023]
[0024] 根据辐射口径和增益的关系,得出馈源口径尺寸:
[0025]
[0026] 接下来,确定圆波导8内径。一般使圆波导工作在主模(即仅能传输圆波导ΤΕ11 模)传输区,设工作频率在自由空间的波长为入,则圆波导内径d应满足如下条件:
[0027] 0· 5861 λ < d < 0· 764 λ ⑷
[0028] 然后,确定极化齿11间距S,一般以工作频率自由空间波长的1/4为初值进行优 化设计。确定极化齿11间隙D、边长t,均通过优化设计确定。具体地,极化齿11的数量为 5~7个,通过优化设计确定。
[0029] 接下来,确定销钉3安装位置,通过优化设计确定。馈电波导2为标准矩形波导, 其长边、短边尺寸符合国家标准或者为按照工作频率设定的值。波导法兰4的尺寸为标准 波导法兰尺寸或专用的接口尺寸。
[0030] 2、结构设计
[0031] 首先,馈源1、馈电波导2为一体化结构,无需紧固件连接装配。在馈电波导2末端 设有馈源安装座接口 4,用于提供对外连接接口。销钉3穿过销钉孔12,与馈源1固定。
[0032] 综上所述,采用本发明的技术方案,实现了宽带、轻量化等性能,同时具有结构简 单、刚度好、可靠性高等优点。
[0033] 本发明中未说明部分属于本领域的公知技术。
【主权项】
1. 一种一体化圆极化天线,用于采用一体化圆极化结构,获得宽带、轻量化的天线,其 特征在于,包括:馈源、馈电波导、销钉、和波导法兰, 其中,所述馈源、所述馈电波导、和所述波导法兰为一体化结构,无需紧固件辅助连接 装配。2. 根据权利要求1所述的一体化圆极化天线,其特征在于,所述馈源由喇叭、扼流圈、 和极化齿组成, 其中,所述馈源上还开有用于使所述销钉插入的销钉孔,并且其内部还具有圆波导。3. 根据权利要求2所述的一体化圆极化天线,其特征在于,所述喇叭具有过其旋转对 称轴并互相正交的两个参考面。4. 根据权利要求3所述的一体化圆极化天线,其特征在于,所述极化齿所在的平面与 所述两个参考面中一个成预定角度, 其中,当所述预定角度为45°时,所述馈源辐射右旋圆极化电磁波,而当所述预定角度 为135°时,所述馈源辐射左旋圆极化电磁波。5. 根据权利要求4所述的一体化圆极化天线,其特征在于,根据待实现的圆极化类型, 所述销钉孔位于一个参考面内。6. 根据权利要求2所述的一体化圆极化天线,其特征在于,所述圆波导的内径尺寸仅 能够传输所述圆波导TEll模电磁波。7. 根据权利要求2所述的一体化圆极化天线,其特征在于,所述销钉穿过所述销钉孔 与所述馈源固定在一起。8. 根据权利要求1所述的一体化圆极化天线,其特征在于,所述波导法兰的接口尺寸 为标准波导法兰或专用接口的尺寸。9. 根据权利要求1所述的一体化圆极化天线,其特征在于,所述馈电波导为标准矩形 波导,并且其长边和短边的尺寸符合预定标准或为基于工作频率设定的值。
【文档编号】H01Q13/02GK105896089SQ201510036147
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月23日
【发明人】庄建楼, 周怀安, 周傲松, 高文军, 刘志佳, 杜海龙, 俞笔奇, 张 杰, 阎鲁滨
【申请人】北京空间飞行器总体设计部
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