本發(fā)明涉及星載天線領(lǐng)域，特別涉及一種x波段星載數(shù)傳天線。

背景技術(shù)：

數(shù)傳天線是衛(wèi)星天線的重要組成部分，當衛(wèi)星進入地面接收站境內(nèi)(即可視弧段以內(nèi))時，數(shù)傳分系統(tǒng)通過高速數(shù)據(jù)接口將存儲器中的數(shù)據(jù)取出，由數(shù)傳發(fā)射機完成信道編碼，組成數(shù)據(jù)傳輸幀，對信號進行載波調(diào)制、功率放大后，經(jīng)過數(shù)傳天線，把衛(wèi)星有效載荷采集的數(shù)據(jù)傳輸給地面接收站。

目前，衛(wèi)星朝著低成本、小型化、輕量化及一箭多星的態(tài)勢在發(fā)展，對星上天線的要求勢必也越來越高。傳統(tǒng)的數(shù)傳天線一般都采用比較成熟的反射面、或者波導(dǎo)喇叭天線，這類天線的優(yōu)點是性能穩(wěn)定，增益高，但相應(yīng)的造價也十分昂貴，并且輪廓大，重量重，不太適用于微小衛(wèi)星平臺。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有數(shù)傳天線輪廓大、質(zhì)量重；為解決所述問題，本發(fā)明提供一種一種x波段星載數(shù)傳天線。

本發(fā)明提供的一種x波段星載數(shù)傳天線，包括：天線罩、上層輻射貼片單元、下層饋電網(wǎng)絡(luò)、金屬反射板；位于上層輻射貼片單元和下層饋電網(wǎng)絡(luò)之間的中間耦合饋線單元；位于下層饋電網(wǎng)絡(luò)與金屬反射板之間的支撐蜂窩介質(zhì)；所述一種x波段星載數(shù)傳天線為平面結(jié)構(gòu)。

進一步，所述上層輻射貼片單元包括：pcb板，貼在所述pcb板上的矩形貼片；所述矩形貼片的材料為銅，所述矩形貼片共16個，組成4х4陣列，相鄰矩形貼片之間的距離為工作波長的045～0.9倍，邊長為工作波長的0.4～0.6倍，沿對角線方向切兩個邊長為5～7mm的直角三角形。

進一步，所述中間耦合饋線單元包括pcb板，和貼在所述pcb板上的z字形銅貼片；所述z字形銅貼片與矩形貼片一一對應(yīng)，通過饋針連接；所述z字形銅貼片的長度為8～10mm，高度為3～4mm，線寬1mm。

進一步，所述下層饋電網(wǎng)絡(luò)包括：pcb板，和貼在所述pcb板上1至16功放網(wǎng)絡(luò)，所述1至16功放網(wǎng)絡(luò)通過十六個饋針與z字形銅貼片連接，所述1至16功放網(wǎng)絡(luò)的材料為銅，銅線的寬度依據(jù)微帶線在介質(zhì)上的四分之一波長阻抗變換關(guān)系優(yōu)化所得。

進一步，所述支撐蜂窩介質(zhì)采用nomex芳綸紙蜂窩材料，型號為nrh-3-48。

進一步，所述金屬反射板為航天鋁板，天線罩部分采用航天成熟的聚酰亞胺材料；上層輻射貼片單元的pcb板、中間耦合饋線單元的pcb板、下層饋電網(wǎng)絡(luò)的pcb板均采用符合航天應(yīng)用要求的rogertmm高頻介質(zhì)材料。

進一步，上層輻射貼片單元、中間耦合饋線單元和下層饋電網(wǎng)絡(luò)之間采用介質(zhì)螺栓和航天a、b膠連接。

本發(fā)明的優(yōu)點包括：

本發(fā)明所提供的一種x波段星載數(shù)傳天線為平面結(jié)構(gòu)，最大輪廓為130*130*20mm，重量200g以內(nèi)，對衛(wèi)星平臺要求低。

進一步，本發(fā)明提供的一種x波段星載數(shù)傳天線用于x波段，采用4*4的微帶天線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一種x波段星載數(shù)傳天線，利用空氣加載，饋電耦合技術(shù)提高天線的增益(18.7dbi)和頻帶帶寬(1.75ghz)，并且采用紙蜂窩充當天線和地板的連接介質(zhì)，滿足星載天線的高可靠度要求，適用于微納衛(wèi)星平臺。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的一種x波段星載數(shù)傳天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2(a)、(b)分別是本發(fā)明實施例提供的一種x波段星載數(shù)傳天線的上層輻射貼片單元的正、反面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3(a)、(b)分別是本發(fā)明實施例提供的一種x波段星載數(shù)傳天線的中間耦合饋線單元的正、反面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4(a)、(b)分別是本發(fā)明實施例提供的一種x波段星載數(shù)傳天線的下層饋電網(wǎng)絡(luò)的正、反面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例提供的一種x波段星載數(shù)傳天線的回波損耗曲線。

圖6是本發(fā)明實施例提供的一種x波段星載數(shù)傳天線的e/h面增益方向圖。

圖7是本發(fā)明實施例提供的一種x波段星載數(shù)傳天線的e/h面軸比方向圖。

具體實施方式

下文中，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的精神和實質(zhì)作進一步闡述。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的一種x波段星載數(shù)傳天線，包括：天線罩1、上層輻射貼片單元2、下層饋電網(wǎng)絡(luò)4、金屬反射板6；位于上層輻射貼片單元2和下層饋電網(wǎng)絡(luò)4之間的中間耦合饋線單元3；位于下層饋電網(wǎng)絡(luò)4與金屬反射板6之間的支撐蜂窩介質(zhì)5；所述一種x波段星載數(shù)傳天線為平面結(jié)構(gòu)；上層輻射貼片單元2與中間耦合饋線單元3之間安裝有一層(共6支)支撐介質(zhì)條7，中間耦合饋線單元3與下層饋電網(wǎng)絡(luò)4之間安裝有一層(共6支)支撐介質(zhì)條8。上層輻射貼片單元2、中間耦合饋線單元3和下層饋電網(wǎng)絡(luò)4之間采用介質(zhì)螺栓和航天a、b膠配合支撐介質(zhì)條進行連接。整個結(jié)構(gòu)通過緊固螺釘固定。

天線輻射罩一方面起到保護天線輻射表面避免表面磕碰，另一方面，其聚酰亞胺材料起到了抗宇宙外界輻射的目的。

參考圖2，所述上層輻射貼片單元包括：pcb板，貼在所述pcb板上的矩形貼片；所述矩形貼片的材料為銅，所述矩形貼片共16個，組成4х4陣列，相鄰矩形貼片之間的距離為工作波長的0.5～0.9倍，邊長為工作波長的0.4～0.6倍，沿對角線方向切兩個邊長為5～7mm的直角三角形。所述上層輻射貼片單元為矩形貼片通過切角實現(xiàn)天線的圓極化，通過改變矩形貼片的邊長調(diào)整工作頻率，通過調(diào)整切角的大小改善圓極化性能。合理的天線單元間距是獲得良好的增益方向圖的重要因素，間距過短，會導(dǎo)致增益不高，間距過長會導(dǎo)致天線的副瓣電平升高，通過仿真優(yōu)化，最終取0.67個工作波長。如圖3所示，所述中間耦合饋線單元包括pcb板，和貼在所述pcb板上的z字形銅貼片；所述z字形銅貼片與矩形貼片一一對應(yīng)，通過饋針連接；所述z字形銅貼片的長度為8～10mm，高度為3～4mm，線寬為1mm。中間耦合饋線單元與上層輻射貼片單元構(gòu)成附加電容，以抵消中間饋針的電感，增加了諧振頻點，進而拓展了天線的工作帶寬?？諝饧虞d的方式，是提高天線工作帶寬和輻射效率的重要手段，在本文中，我們通過額外加入一層饋線單元，進一步拓展了天線的工作帶寬和效率。

參考圖4，考慮本天線對旁瓣要求不高，下層饋電網(wǎng)絡(luò)采用等輻同相的并聯(lián)饋電結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)天線增益的最大化。所述下層饋電網(wǎng)絡(luò)包括：pcb板，和貼在所述pcb板上1至16功分網(wǎng)絡(luò)，所述1至16功分網(wǎng)絡(luò)通過十六個饋針與z字形銅貼片連接，所述1至16功放網(wǎng)絡(luò)的材料為銅，銅線的寬度為依據(jù)微帶線在介質(zhì)上的四分之一波長阻抗變換關(guān)系優(yōu)化所得。

在下層饋電網(wǎng)絡(luò)單元下部再增加金屬反射板，天線通過金屬反射板與星體外殼采用螺栓固定，同時金屬反射板還可阻隔天線對星體內(nèi)其他器件以及其他器件對天線的電磁干擾，考慮到成本和重量，采用航天鋁反射板。

下層饋電網(wǎng)絡(luò)單元與金屬反射板之間采用高強度的安倫紙蜂窩作為支撐，本實施例中所述支撐蜂窩介質(zhì)采用nomex芳綸紙蜂窩材料，型號為nrh-3-48，通過芳綸紙蜂窩加強天線的結(jié)構(gòu)強度，提高天線的抗震動、抗沖擊能力。

天線罩部分采用航天成熟的聚酰亞胺材料；上層輻射貼片單元的pcb板、中間耦合饋線單元的pcb板、下層饋電網(wǎng)絡(luò)的pcb板均采用符合航天應(yīng)用要求的rogertmm高頻介質(zhì)材料。

為證明本發(fā)明實施例提供的一種x波段星載數(shù)傳天線的優(yōu)點，申請人進行仿真試驗。圖5是本發(fā)明實施例提供的一種x波段星載數(shù)傳天線的回波損耗曲線。圖6是本發(fā)明實施例提供的一種x波段星載數(shù)傳天線的e/h面增益方向圖。圖7是本發(fā)明實施例提供的一種x波段星載數(shù)傳天線的e/h面軸比方向圖。從圖5至圖7可以看出天線的最大增益達到了18.7dbi，工作帶寬1.75ghz，占空比21％，主波束軸比小于3db。

本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。