一种充气便携式平面反射阵天线的制作方法

本发明涉及一种充气便携式平面反射阵天线。

背景技术：

随着高吞吐量卫星的不断发射，卫星下行线路容量进一步扩大，对新型卫星天线的技术创新需求迅速增加。一方面要求卫星天线具备更良好的性能，另一方面要求降低外形尺寸、重量，实现轻便化，适应多用途。移动卫星天线，在反恐处突、应急救灾、军事应用等领域都有诸多需求。为适应未来移动卫星天线应用需要，设计结构可靠，性能优良，具备轻量化和便携性特性的卫星天线是本发明天线设计的出发点。

众所周知，卫星天线采用馈源和抛物面反射面组成，即常用的抛物面天线。普通抛物面天线天线笨重，安装携带不方便，现实应用中存在储多不便。为了改变这一现状，塑造高效灵活轻便的天线，采用新型天线技术及新型天线结构具有必要性。在常规物理认识里，平面结构难以实现电磁能量聚集，不具备高增益天线特性。但人工电磁表面作为一种新技术天线，颠覆了人们的常规认识，在平面反射面上实现了电磁能量聚集，是抛物面天线的替代选择。为充分发挥平面结构的优势，本发明结合航天充气天线思想，设计充气球体天线，利用充气球体张力实现平面天线展开，该设计可真正实现卫星天线的轻量化和便携性，并且结构简单，易于制造。

目前充气球体天线主要采用抛物面天线技术，主要存在以下问题：

一是充气抛物面天线性能受到三维型面精度制约，制造困难。抛物面天线电磁波聚焦特性依赖于抛物面曲面型面精度，型面精度直接决定了天线性能，这是作为天线最重要的功能特性。充气抛物面天线性能与制造设计和充气控制直接相关，会出现以下问题：首先，充气结构形变上的非固化决定了其自身型面精度的瓶颈。此外，充气模式下的薄膜材料状态易受力影响，三维抛物状结构控制技术难度大。最后是工作频率是高频时，曲线精度同步要求上升，加大制造难度。

二是充气抛物面天线结构复杂，影响可靠性。充气抛物面天线需要更加复杂的结构来维持充气抛物面三维状态，结构越复杂，影响因子越多，越易不稳定。多个密封舱的气压精度决定了抛物面反射面状态，气压精度控制以及内部密封舱的密封性要求都很高。充气驱动形式与抛物面三维展开紧密联系，需要充分排除实际应用中驱动形式带来的影响。

基于传统球体充气式天线的不足，将新型天线技术应用到该结构中，提高天线性能，简化球体天线内部结构，提高天线可靠性，是目前急需解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种充气便携式平面反射阵天线。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案包括：收纳盒、可收藏于所述收纳盒内的薄膜球罩、设置在薄膜球罩内的平面反射面、设置在所述薄膜球罩顶部的馈源，所述薄膜球罩上还接有充气装置，其特征在于：所述薄膜球罩经充气装置充气变为球体模式，位于所述薄膜球罩中间的平面反射面受球体张力作用伸展为平面结构，通过所述平面反射面将所述薄膜球罩分成对称的上半球和下半球、且上半球和下半球之间相互联通。

所述的充气便携式平面反射阵天线，其特征在于：所述平面反射面主要由人工电磁单元、薄膜介质、金属地组成，若干所述人工电磁单元以阵列的方式设置在所述薄膜介质上表面，所述金属地为金属薄层或涂层，设在所述薄膜介质下表面。

所述的充气便携式平面反射阵天线，其特征在于：所述薄膜介质与金属地之间设置空气层，所述金属地涂层在底层的薄膜介质上表面。

所述的充气便携式平面反射阵天线，其特征在于：所述收纳盒底部设有旋转机构，通过所述旋转机构使所述收纳盒整体转动。

所述的充气便携式平面反射阵天线，其特征在于：所述旋转机构由底板和设置在所述底板上的电机组成，所述电机的输出轴与所述收纳盒底部连接。

所述的充气便携式平面反射阵天线，其特征在于：所述收纳盒底部设有带状物以及设置在所述带状物上方的滚轴，所述带状物的两个自由端分别与所述薄膜球罩两侧连接，所述薄膜球罩底部置于所述滚轴上，通过转动所述带状物带动所述薄膜球罩转动。

所述的充气便携式平面反射阵天线，其特征在于：所述带状物为齿条，所述齿条底部中间设有与其啮合的齿轮、底部两侧设有绷紧用的滚轮，通过转动所述齿轮带动所述齿条转动。

所述的充气便携式平面反射阵天线，其特征在于：所述收纳盒呈圆筒形，其顶部铰接有对开门。

所述的充气便携式平面反射阵天线，其特征在于：所述对开门内侧设有支撑架，所述薄膜球罩展开后，所述支撑架支撑于所述薄膜球罩两侧。

所述的充气便携式平面反射阵天线，其特征在于：所述充气装置为气泵。

本发明的充气便携式平面反射阵天线优点如下：天线将平面反射面与薄膜球罩相结合，利用薄膜球罩张力作为平面反射面的支撑，结构简单且可靠性强。与传统卫星充气抛物面天线相比，简化了充气球体内部结构，易于制造，提升了天线性能及可靠性。充气球体可置于收纳盒中，在盒体内设计有方位和俯仰传动装置，可手动或电动将天线对准来波信号（如卫星信号）。充气球体可作为天线罩，对反射面具有保护作用，适应恶劣环境。与传统固化天线相比，收纳简易，重量体积小，具备极佳的便携性和易用性。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明充气便携式平面反射阵天线的结构示意图；

图2是本发明充气便携式平面反射阵天线的剖视图；

图3是本发明的平面反射面的侧视图，显示3层结构；

图4是本发明的平面反射面的侧视图，显示4层结构；

图5是本发明平面反射面的正面视图。

具体实施方式

参照图1至图5所示，本发明的充气便携式平面反射阵天线，包括收纳盒1、可收藏于所述收纳盒1内的薄膜球罩2、平面反射面3、馈源4和充气装置5。所述平面反射面3设置在所述薄膜球罩2内，所述馈源4设置在所述薄膜球罩2顶部，所述充气装置5与所述薄膜球罩2连接，供其充气，所述充气装置5为气泵。所述薄膜球罩2经充气装置5充气变为球体模式，位于所述薄膜球罩2中间的平面反射面3受球体张力作用伸展为平面结构，通过所述平面反射面3将所述薄膜球罩2分成对称的上半球6和下半球7、且上半球6和下半球7之间相互联通。所述的薄膜球罩2的材料可为聚酰亚胺薄膜（kapton）、芳纶复合材料（kevlar）、聚脂类高分子物(mylar)等和复合织物材料等。

优选的，所述平面反射面3主要由人工电磁单元8、薄膜介质9、金属地10组成，若干所述人工电磁单元8以阵列的方式设置在所述薄膜介质9上表面，所述金属地10为金属涂层、且涂设在所述薄膜介质9下表面。根据需要，所述薄膜介质9与金属地10之间设置空气层11，所述金属地10涂设在底层的薄膜介质9上表面。所述的薄膜介质采用柔性电路板基材结构，可以是多种薄膜材料的组合，包括聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚酯薄膜等和复合织物材料等。

优选的，所述收纳盒1底部设有旋转机构12，通过所述旋转机构12使所述收纳盒1整体转动。所述旋转机构12由底板13和设置在所述底板13上的电机14组成，所述电机14的输出轴与所述收纳盒1底部连接。所述收纳盒1底部设有带状物15以及设置在所述带状物15上方的滚轴16，所述带状物15的两个自由端分别与所述薄膜球罩2两侧连接，所述薄膜球罩2底部置于所述滚轴16上，通过转动所述带状物15带动所述薄膜球罩2转动。所述带状物15优选为齿条，所述齿条底部中间设有与其啮合的齿轮17、底部两侧设有绷紧用的滚轮18，所述齿轮17可与电机连接，通过转动所述齿轮17带动所述齿条转动。通过上述结构可实现天线的方位和俯仰传动控制，以实现电动的方式将天线对准来波信号。

优选的，所述收纳盒1呈圆筒形，其顶部铰接有对开门19。所述对开门19内侧设有支撑架20，所述薄膜球罩2展开后，所述支撑架20支撑于所述薄膜球罩2两侧，以起到展开后对所述薄膜球罩2的稳定作用。

上所述，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。