一种卫星测控天线共形频率选择表面罩制造技术

技术编号:15616608 阅读:125 留言:0更新日期:2017-06-14 03:30
本实用新型专利技术提供一种卫星测控天线共形频率选择表面罩,从外到内依次包括天线罩主体结构1、第一粘结介质层2、蜂窝层3、第二粘结介质层4、保护层5、第三粘结介质层6以及频率选择表面层7。该频率选择表面罩解决两个问题:保证工作频率信号有效传输同时对工作频带外的信号进行滤波;满足天线结构对频率选择表面罩共形结构的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星测控天线共形频率选择表面罩
本技术属于卫星测控领域,尤其涉及一种应用于卫星上的S频段螺旋天线的共形频率选择表面罩。
技术介绍
S频段是卫星测控的一个重要应用频段,但随着频谱资源的利用消耗加大,对空间S频段的干扰越来越严重,直接影响到卫星的测控系统的可靠性和安全性。对此问题的解决,除了测控频率上移外,还有一种有效的方式即是采用频率选择表面技术,在保证工作频率有效通过的前提下对工作频段带外的信号进行空间滤波。螺旋天线是目前卫星测控天线的一种主要的形式。但由于螺旋天线的几何结构决定,无法采用平面频率选择表面或者低程度平面结构变形的频率选择表面,而必须采用圆柱结构这类高程度非平面结构的频率选择表面。但共形频率选择表面的特性与理想特性容易相差很大,因此有必要研究设计针对星用S频段螺旋测控天线频率选择表面罩。
技术实现思路
为解决上述问题,本技术提供一种应用于卫星上的S频段螺旋测控天线频率选择表面罩,该频率选择表面罩解决两个问题:保证工作频率信号有效传输同时对工作频带外的信号进行滤波;满足天线结构对频率选择表面罩共形结构的要求。一种卫星测控天线共形频率选择表面罩,从外到内依次包括天线罩主体结构1、第一粘结介质层2、蜂窝层3、第二粘结介质层4、保护层5、第三粘结介质层6以及频率选择表面层7;天线罩主体结构1基本结构为中空的圆柱体,顶端用半球体结构封堵,底端为安装底座;安装底座通过MS螺纹防松胶与天线或星体连接安装;第一粘结介质层2用于粘结天线罩主体结构1与蜂窝层3;蜂窝层3为整个选择表面罩起缓冲减振的作用;第二粘结介质层4用于粘结蜂窝层3与保护层5;保护层5用于为频率选择表面层7提供物理保护作用;第三粘结介质层6用于粘结保护层5与频率选择表面层7;频率选择表面层7,对通带外的电磁波起反射作用,使天线工作频率信号有效传输同时对天线工作频带外的信号进行滤波;频率选择表面层7采用双面镀铝的聚酰亚胺薄膜,其中频率选择表面7将聚酰亚胺薄膜的镀铝表面以若干方形环状结构进行双面对称光刻处理,形成“回字形”的阵列结构,;频率选择表面层与天线的距离为天线工作频率波长的一半。其中,如果天线与频率选择表面层的距离大于半个波长,则零值深度明显增高,天线的H面方向图畸变严重,各方向的增益都有所降低;如果天线与频率选择表面层的距离过小,则天线的E面方向图的波瓣宽度减小较严重。因此需要结合天线性能要求和结构尺寸综合考虑频率选择表面层与天线的距离。天线罩主体结构1采用石英纤维复材材料,厚度为0.3mm。第一粘结介质层2、第二粘结介质层4以及第三粘结介质层6采用满足空间温度和环境要求的材料,厚度均不超过30μm。蜂窝层3采用芳纶纤维,厚度为5mm。保护层5采用Tedlar薄膜,厚度25.4μm。有益效果:1、本技术选择表面罩确定的方形环状阵列可以保证天线正常通信,同时对工作频带外的干扰进行有效滤波。设计的共形结构在满足天线使用的同时,有效保证了频率选择表面的性能。2、本技术选择表面罩在设计时结合多种材料,设计蜂窝层和保护层保证天线罩在发射阶段和在轨阶段的力学和空间环境条件下的性能稳定性。在材料的选择方面保证满足电离总剂量、表面充放电等空间环境使用要求。附图说明图1为本技术的天线共形频率选择表面罩结构尺寸图。图2为本技术的各层结构示意图,其中第1层~第7层为由外层到内层。图3为本技术的频率选择表面层方形环状阵列结构图。图4为本技术的频率选择表面单元结构尺寸示意图。图5为本技术的无天线罩保护的天线远场方向图。图6为本技术的有天线罩保护的天线远场方向图。图7为本技术的空间滤波特性对比示意图。1-天线罩主体结构、2-第一粘结介质层、3-蜂窝层、4-第二粘结介质层、5-保护层、6-第三粘结介质层、7-频率选择表面层。具体实施方式本具体实施方式以一个2.15GHz螺旋天线共形频率选择表面罩设计为例说明。如图1所示,本技术基本结构为圆柱体,顶端用半球体结构封堵,底端为安装座体,天线罩采用石英纤维复材材料,圆柱体高度H=200mm,直径d=98mm,顶端结构高度h=49mm,底座直径D=120mm,天线罩厚度0.3=mm。选择表面罩底座通过MS螺纹防松胶与天线或星体连接安装。如图2所示,本技术由天线罩主体结构1、第一粘结介质层2、芳纶纤维蜂窝层3、第二粘结介质层4、保护层5、第三粘结介质层6和频率选择表面层7组成。粘结介质层2、4和6厚度不超过30μm,采用满足空间高低温和环境要求的材料。芳纶纤维蜂窝层5,厚度5mm。保护层6采用Tedlar薄膜,厚度25.4μm。频率选择表面层7,采用双面镀铝聚酰亚胺薄膜,双面对称光刻频率选择表面结构,厚度25.4μm。如图3所示,频率选择表面7采用方形环状的类似“回字形”的阵列结构。如图4所示,频率选择表面7阵列单元尺寸为W=30mm,L=30mm,a=28mm,b=28mm,s=2mm。将聚酰亚胺薄膜的镀铝表面以若干方形环状结构进行光刻处理,其中白色部分为刻蚀掉的镀铝层,黑色部分为聚酰亚胺薄膜;频率选择表面层与天线的距离为天线工作频率波长的一半。其中,如果天线与频率选择表面层的距离大于半个波长,则零值深度明显增高,天线的H面方向图畸变严重,各方向的增益都有所降低;如果天线与频率选择表面层的距离过小,则天线的E面方向图的波瓣宽度减小较严重。因此需要结合天线性能要求和结构尺寸综合考虑频率选择表面层与天线的距离。对设计的共形频率选择表面罩进行电性能仿真,对比图5与图6有无天线罩保护情况下的远场方向图,其远场方向图基本一致,主瓣增益下降0.8dB,变化不大,满足使用要求。如图7所示,对于空间滤波特性,可以发现在2.12GHz-2.18GHz频段内,有无天线罩情况下天线间的互耦相差3dB左右,满足通带使用要求,随着频率远离通带,空间滤波效果总体上呈现增大的趋势,满足工作频段带外滤波的要求。当然,本专利技术还可有其他多种实施例,在不背离本专利技术精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本专利技术作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本专利技术所附的权利要求的保护范围。本文档来自技高网...
一种卫星测控天线共形频率选择表面罩

【技术保护点】
一种卫星测控天线共形频率选择表面罩,其特征在于,从外到内依次包括天线罩主体结构(1)、第一粘结介质层(2)、蜂窝层(3)、第二粘结介质层(4)、保护层(5)、第三粘结介质层(6)以及频率选择表面层(7);所述天线罩主体结构(1)为中空的圆柱体,且顶端为半球体结构,底端为安装底座;所述频率选择表面层(7)采用双面镀铝的聚酰亚胺薄膜,其中聚酰亚胺薄膜的镀铝表面以若干方形环状结构进行双面对称光刻处理,且方形环状结构在聚酰亚胺薄膜表面形成阵列。

【技术特征摘要】
1.一种卫星测控天线共形频率选择表面罩,其特征在于,从外到内依次包括天线罩主体结构(1)、第一粘结介质层(2)、蜂窝层(3)、第二粘结介质层(4)、保护层(5)、第三粘结介质层(6)以及频率选择表面层(7);所述天线罩主体结构(1)为中空的圆柱体,且顶端为半球体结构,底端为安装底座;所述频率选择表面层(7)采用双面镀铝的聚酰亚胺薄膜,其中聚酰亚胺薄膜的镀铝表面以若干方形环状结构进行双面对称光刻处理,且方形环状结构在聚酰亚胺薄膜表面形成阵列。2.如权利要求1所述的一种卫星测控天线共形频率选择表面罩,其特征在于,所述安装底座通过MS螺纹防松胶与天线或星体连接安装。3.如权利要求1所述的一种卫星测控天线共形频率选择表面罩,其特征在于,所述频率选择表面层(7)与天线的距离为天线工作频率波长的一半。4.如权利要求1所述的一种卫星测控天线共形频率选择表面罩,其特征在于,所述天线罩主体结构(1)采用石英...

【专利技术属性】
技术研发人员:张玉廷张华李冉李鸿斌高文军董楠程丽丽
申请(专利权)人:北京空间飞行器总体设计部
类型:新型
国别省市:北京,11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1