星載s頻段測控天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種星載S頻段測控天線，其包括：扼流圈，被整體機(jī)加而成，并且其外形尺寸及圈數(shù)可根據(jù)不同的電性指標(biāo)要求而適應(yīng)性地更改；保護(hù)罩，被復(fù)材模壓而成，與扼流圈之間有效粘連，從而形成緊湊結(jié)構(gòu)；四臂螺旋帶，為純金屬結(jié)構(gòu)，并且分為內(nèi)筒和外筒；以及移相器，內(nèi)部不含元器件并通過金屬帶線實(shí)現(xiàn)移相，其中，四臂螺旋帶和移相器被設(shè)計(jì)為模塊化組件并且根據(jù)不同的天線旋向要求組裝。因此，本發(fā)明的天線具有小型化、半球波束、廣角圓極化、寬帶等特點(diǎn)，其移相器中不含元器件，移相器與四臂螺旋帶之間通過結(jié)構(gòu)插接實(shí)現(xiàn)了射頻連通，從而實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)緊湊、小型輕量化、和高可靠性。
【專利說明】
星載S頻段測控天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于導(dǎo)航領(lǐng)域，具體涉及一種用于采用四臂螺旋天線的形式實(shí)現(xiàn)地面數(shù)據(jù)的接收與衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)的下傳的星載S頻段測控天線。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，測控天線工作在S頻段，它作為衛(wèi)星測控分系統(tǒng)的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)了地面遙控指令和注入數(shù)據(jù)的接收以及衛(wèi)星遙測參數(shù)和擴(kuò)展數(shù)據(jù)的下傳。由于導(dǎo)航衛(wèi)星上主載荷的布局及周邊設(shè)備的影響，為星上測控天線的測控波束實(shí)現(xiàn)全空間覆蓋帶來很大困難，并且天線單元的架設(shè)高度需要大幅升高，導(dǎo)致天線單元所需承受的發(fā)射段力學(xué)環(huán)境更為嚴(yán)酷，因此，對天線單元的小型輕量化以及高可靠性提出了嚴(yán)格要求。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的測控天線的外形尺寸及組成示意圖。如圖1所示，在現(xiàn)有技術(shù)中，經(jīng)過天線選型及仿真分析，發(fā)現(xiàn)四臂螺旋天線主向增益高、軸比性能好，不同切面增益方向圖的一致性好，能夠滿足技術(shù)要求中的各項(xiàng)電性指標(biāo)要求。在圖1中，現(xiàn)有技術(shù)中的測控天線的總高度為234mm，反射盤直徑為Φ 150mm，安裝面直徑為Φ 120mm，安裝孔分布圓直徑為Φ110_。然而，現(xiàn)有的四臂螺旋測控天線移相器中都含有元器件，且除了預(yù)埋在四臂螺旋帶內(nèi)部的半剛電纜外，四臂螺旋帶與移相器還需通過外部的半剛同軸電纜來實(shí)現(xiàn)射頻連接，這就導(dǎo)致天線的外形尺寸較大且重量相對較高，無法滿足導(dǎo)航衛(wèi)星嚴(yán)酷的星載力學(xué)環(huán)境要求，需要對其進(jìn)行小型輕量化、高可靠性設(shè)計(jì)。
[0004]因此，需要對現(xiàn)有的四臂螺旋測控天線進(jìn)行優(yōu)化，去除移相器中的元器件，使四臂螺旋帶與移相器之間能夠緊湊連接，從而實(shí)現(xiàn)小型輕量化、高可靠性的設(shè)計(jì)目標(biāo)，以滿足導(dǎo)航衛(wèi)星的星載力學(xué)環(huán)境條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出了一種星載S頻段測控天線，采用四臂螺旋天線形式，設(shè)計(jì)模塊化的四臂螺旋帶及移相器，其中，移相器通過金屬帶線進(jìn)行移相，不含元器件，且移相器與四臂螺旋帶通過結(jié)構(gòu)插接實(shí)現(xiàn)最終的射頻連通，無需外部連接半剛同軸電纜，從而實(shí)現(xiàn)了小型輕量化、高可靠性的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0006]本發(fā)明提供了一種星載S頻段測控天線，用于采用四臂螺旋天線的形式實(shí)現(xiàn)地面數(shù)據(jù)的接收與衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)的下傳。該天線包括:扼流圈，被整體機(jī)加而成，并且其外形尺寸及圈數(shù)可根據(jù)不同的電性指標(biāo)要求而適應(yīng)性地更改；保護(hù)罩，被復(fù)材模壓而成，與扼流圈之間有效粘連，從而形成緊湊結(jié)構(gòu)；四臂螺旋帶，為純金屬結(jié)構(gòu)，并且分為內(nèi)筒和外筒；以及移相器，內(nèi)部不含元器件并通過金屬帶線實(shí)現(xiàn)移相，其中，四臂螺旋帶和移相器被設(shè)計(jì)為模塊化組件并且根據(jù)不同的天線旋向要求組裝。
[0007]優(yōu)選地，扼流圈具有:安裝孔，被設(shè)計(jì)位于扼流圈的底部，用于執(zhí)行天線與支架之間的結(jié)構(gòu)連接，從而通過改變支架形式來實(shí)現(xiàn)不同的裝星狀態(tài)。
[0008]具體地，扼流圈、四臂螺旋帶、和移相器之間各采用一組螺釘?shù)男问交ハ噙B接，并且它們之間的安裝孔互不干擾。移相器的金屬帶線為金屬材料機(jī)加而成，并且通過插針與介質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)配合固定在移相器的金屬盒體內(nèi)，其中，插針的伸出部位被設(shè)計(jì)有結(jié)構(gòu)插孔。
[0009]額外地，根據(jù)本發(fā)明的星載S頻段測控天線還包括:半剛電纜，被預(yù)埋在四臂螺旋帶的內(nèi)筒與外筒之間，用于四臂螺旋帶與移相器之間的射頻連接，其中，半剛電纜的伸出部位被設(shè)計(jì)有結(jié)構(gòu)插頭。
[0010]四臂螺旋帶的內(nèi)筒與外筒之間通過焊接被封閉。四臂螺旋帶的結(jié)構(gòu)插頭與移相器的結(jié)構(gòu)插孔之間的插接，用于實(shí)現(xiàn)四臂螺旋帶中預(yù)埋的半剛電纜與移相器的插針之間的連接，從而實(shí)現(xiàn)四臂螺旋帶與移相器的射頻連通。
[0011]因此，本發(fā)明的S頻段測控天線具有小型化、半球波束、廣角圓極化、寬帶等特點(diǎn)，其移相器中不含元器件，移相器與四臂螺旋帶之間通過結(jié)構(gòu)插接實(shí)現(xiàn)了射頻連通，從而實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)緊湊、小型輕量化、和高可靠性。
【附圖說明】
[0012]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的測控天線的外形尺寸及組成示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明的測控天線的外形尺寸示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明的測控天線的組成示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明的四臂螺旋帶的插頭部分的示意結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖5為本發(fā)明的移相器的插孔部分的示意結(jié)構(gòu)圖；以及
[0017]圖6為本發(fā)明的測控天線的四臂螺旋帶與移相器之間的射頻連接的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]本發(fā)明的星載S頻段測控天線，包括保護(hù)罩、扼流圈、四臂螺旋帶和移相器，以及預(yù)埋在四臂螺旋帶內(nèi)部的半剛電纜。其中，扼流圈與四臂螺旋帶之間、四臂螺旋帶與移相器之間各采用一組螺釘連接，且連接部位互不干涉，拆裝方便，保護(hù)罩與扼流圈之間粘接，用于保護(hù)性防塵，結(jié)構(gòu)緊湊。而扼流圈可根據(jù)不同的電性指標(biāo)進(jìn)行適應(yīng)性更改，四臂螺旋帶及移相器設(shè)計(jì)成模塊化組件，根據(jù)測控天線不同的旋向要求進(jìn)行組裝。
[0020]進(jìn)一步，將用于四臂螺旋帶與移相器之間射頻連接的半剛電纜預(yù)埋在四臂螺旋帶的內(nèi)外筒之間，四臂螺旋帶與移相器之間通過結(jié)構(gòu)插接實(shí)現(xiàn)最終的射頻連通，達(dá)到了小型化的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0021]本發(fā)明的新型測控天線采用四臂螺旋天線形式，移相器不含元器件，使四臂螺旋帶和移相器之間緊湊連接，最終實(shí)現(xiàn)測控天線的小型輕量化及高可靠性的設(shè)計(jì)目標(biāo)?？梢姡景l(fā)明專利適用于但并不限于導(dǎo)航衛(wèi)星用測控天線。
[0022]其中，圖2為本發(fā)明的測控天線的外形尺寸示意圖，圖3為本發(fā)明的測控天線的組成示意圖，圖4為本發(fā)明的四臂螺旋帶的插頭部分的示意結(jié)構(gòu)圖，圖5為本發(fā)明的移相器的插孔部分的示意結(jié)構(gòu)圖，圖6為本發(fā)明的測控天線的四臂螺旋帶與移相器之間的射頻連接的示意圖。以下具體參考圖2-圖6來詳細(xì)介紹本發(fā)明的各個(gè)【具體實(shí)施方式】。
[0023]如圖2所示，本發(fā)明測控天線的總高度為114mm，扼流圈直徑為Φ 110mm，安裝面直徑為Φ 105mm,安裝孔分布圓直徑為C>95mm。
[0024]如圖3所示，本發(fā)明測控天線包括保護(hù)罩、扼流圈、四臂螺旋帶和移相器。四臂螺旋帶和移相器均設(shè)計(jì)為模塊化組件，可根據(jù)測控天線不同的旋向要求進(jìn)行組裝。扼流圈與四臂螺旋帶、四臂螺旋帶與移相器各通過一組螺釘緊湊連接，且安裝孔互不干涉，拆裝方便。
[0025]四臂螺旋帶分為內(nèi)筒和外筒，為純金屬結(jié)構(gòu)，采用硬鋁合金，該材料具有良好的機(jī)加性能，且具有較高的比強(qiáng)度和比剛度，有益于輕量化的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0026]在四臂螺旋帶的內(nèi)筒和外筒間預(yù)埋半剛電纜，用于四臂螺旋帶與移相器之間的射頻連接，內(nèi)外筒之間通過焊接進(jìn)行封閉。如圖4所示，在半剛電纜的伸出部位設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)插頭。
[0027]移相器不含元器件，通過金屬帶線實(shí)現(xiàn)移相功能，該帶線為金屬材料機(jī)加而成。如圖5所示，通過插針與介質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)配合固定在移相器的金屬盒體內(nèi)，在插針的伸出部位設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)插孔。
[0028]如圖6所示，四臂螺旋帶與移相器通過一組螺釘實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)連接，同時(shí)，通過四臂螺旋帶的結(jié)構(gòu)插頭和移相器的結(jié)構(gòu)插孔之間的插接，實(shí)現(xiàn)四臂螺旋帶半剛電纜與移相器插針之間的連接，從而最終實(shí)現(xiàn)四臂螺旋帶與移相器的射頻連通。這種配置設(shè)計(jì)使得測控天線結(jié)構(gòu)緊湊可靠，從而實(shí)現(xiàn)了小型化的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0029]扼流圈為硬鋁合金整體機(jī)加而成，可根據(jù)不同的電性指標(biāo)要求對其外形尺寸及圈數(shù)進(jìn)行適應(yīng)性更改。
[0030]保護(hù)罩為復(fù)材模壓而成，與扼流圈之間有效粘接，具有保護(hù)性防塵等特點(diǎn)，相較于現(xiàn)有測控天線，省掉了連接用的安裝法蘭，使得結(jié)構(gòu)更為緊湊。
[0031]此外，在扼流圈底部設(shè)計(jì)有安裝孔，實(shí)現(xiàn)測控天線單元與天線支架之間的結(jié)構(gòu)連接。通過改變天線支架的形式可以實(shí)現(xiàn)不同的裝星狀態(tài)，滿足衛(wèi)星使用要求。
[0032]綜上所述，本發(fā)明的測控天線具有以下的優(yōu)點(diǎn):
[0033]I)四臂螺旋帶和移相器均設(shè)計(jì)為模塊化組件，可根據(jù)測控天線不同的旋向要求進(jìn)行組裝；
[0034]2)移相器中通過金屬帶線來實(shí)現(xiàn)移相功能，不含元器件，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升了產(chǎn)品的可靠性；
[0035]3)四臂螺旋帶與移相器之間通過結(jié)構(gòu)性插接實(shí)現(xiàn)最終的射頻連通，省掉了外部連接用的半剛同軸電纜，使得測控天線結(jié)構(gòu)緊湊，利于小型化設(shè)計(jì)；
[0036]4)扼流圈與四臂螺旋帶、四臂螺旋帶與移相器之間各通過一組螺釘緊湊連接，且安裝孔互不干涉，拆裝方便；
[0037]5)最終重量為0.34kg，重量較現(xiàn)有測控天線大為降低，且外形包絡(luò)大幅減小，實(shí)現(xiàn)了小型輕量化的設(shè)計(jì)目標(biāo)；
[0038]6)力學(xué)分析及試驗(yàn)驗(yàn)證，既可以滿足導(dǎo)航衛(wèi)星提出的星載力學(xué)條件，又具有較高的設(shè)計(jì)裕量。
[0039]應(yīng)了解，本發(fā)明的星載S頻段測控天線的工作方式為在衛(wèi)星發(fā)射、入軌及入軌后運(yùn)行的全過程中，測控天線接收地面測控站發(fā)送的上行測控信號，并向地面測控站實(shí)時(shí)發(fā)送下行測控信號。
[0040]本發(fā)明的星載S頻段測控天線通過以下地面(含真空條件下)試驗(yàn)，驗(yàn)證具備以下各項(xiàng)性能:
[0041]①通過了星載組件鑒定級力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)(包括正弦振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)、沖擊試驗(yàn))，能夠承受上述試驗(yàn)載荷的考核，結(jié)構(gòu)無異常變化；
[0042]②通過了星載組件鑒定級熱試驗(yàn)考核(試驗(yàn)溫度范圍為_160°C?122°C )，試驗(yàn)前后產(chǎn)品外觀及性能均無明顯變化，產(chǎn)品性能穩(wěn)定；
[0043]③通過了星載組件鑒定級低氣壓(10W連續(xù)波)、功率耐受(20W連續(xù)波)和微放電(10W連續(xù)波加6Db脈沖加電子)試驗(yàn)，驗(yàn)證了測控天線的功率耐受能力；
[0044]④完成了測控天線的相關(guān)電性能測試，力學(xué)試驗(yàn)、熱試驗(yàn)前后，測控天線各項(xiàng)性能穩(wěn)定，滿足指標(biāo)要求。
[0045]綜上所述，以上僅為本發(fā)明專利的優(yōu)選實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明專利的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種星載S頻段測控天線，用于采用四臂螺旋天線的形式實(shí)現(xiàn)地面數(shù)據(jù)的接收與衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)的下傳，其特征在于，包括: 扼流圈，被整體機(jī)加而成，并且其外形尺寸及圈數(shù)可根據(jù)不同的電性指標(biāo)要求而適應(yīng)性地更改； 保護(hù)罩，被復(fù)材模壓而成，與所述扼流圈之間有效粘連，從而形成緊湊結(jié)構(gòu)； 四臂螺旋帶，為純金屬結(jié)構(gòu)，并且分為內(nèi)筒和外筒；以及 移相器，內(nèi)部不含元器件并通過金屬帶線實(shí)現(xiàn)移相， 其中，所述四臂螺旋帶和所述移相器被設(shè)計(jì)為模塊化組件并且根據(jù)不同的天線旋向要求組裝。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載S頻段測控天線，其特征在于，所述扼流圈具有: 安裝孔，被設(shè)計(jì)位于所述扼流圈的底部，用于執(zhí)行天線與支架之間的結(jié)構(gòu)連接，從而通過改變支架形式來實(shí)現(xiàn)不同的裝星狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載S頻段測控天線，其特征在于，所述扼流圈、所述四臂螺旋帶、和所述移相器之間各采用一組螺釘?shù)男问竭B接，并且它們之間的安裝孔互不干擾。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的星載S頻段測控天線，其特征在于，所述金屬帶線為金屬材料機(jī)加而成，并且通過插針與介質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)配合固定在所述移相器的金屬盒體內(nèi)， 其中，所述插針的伸出部位被設(shè)計(jì)有結(jié)構(gòu)插孔。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的星載S頻段測控天線，其特征在于，還包括: 半剛電纜，被預(yù)埋在所述四臂螺旋帶的所述內(nèi)筒與所述外筒之間，用于所述四臂螺旋帶與所述移相器之間的射頻連接， 其中，所述半剛電纜的伸出部位被設(shè)計(jì)有結(jié)構(gòu)插頭。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的星載S頻段測控天線，其特征在于，所述四臂螺旋帶的所述內(nèi)筒與所述外筒之間通過焊接被封閉。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的星載S頻段測控天線，其特征在于， 所述四臂螺旋帶的所述結(jié)構(gòu)插頭與所述移相器的所述結(jié)構(gòu)插孔之間的插接，用于實(shí)現(xiàn)所述四臂螺旋帶中預(yù)埋的所述半剛電纜與所述移相器的插針之間的連接，從而實(shí)現(xiàn)所述四臂螺旋帶與所述移相器的射頻連通。
【文檔編號】H01Q21/00GK105896075SQ201410541759
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年10月14日
【發(fā)明人】趙香妮, 董楠, 王曉天, 李鴻斌, 韓運(yùn)忠, 段江年, 王勤科
【申請人】北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部