一种基于结构样条函数方向图赋形的星载天线制造技术

本发明专利技术涉及天线技术领域，具体公开了一种基于结构样条函数方向图赋形的星载天线，包括馈电波导

【技术实现步骤摘要】
一种基于结构样条函数方向图赋形的星载天线


[0001]本专利技术涉及天线
，更具体地讲，涉及一种基于结构样条函数方向图赋形的星载天线
。

技术介绍

[0002]在星载平台使用中，对地面目标的特殊照射要求，往往需要对天线进行方向图赋形设计，以此来达到目标覆盖要求
。
[0003]现有设计中，天线方向图赋形设计可采用单天线或者阵列天线来实现
。
阵列天线是利用经典的天线平面阵或立体阵原理，通过对各单元的幅度
、
相位进行配置，来达到天线方向图赋形的目的
。
其特点是物理口径大
、
天线阵列效率低
、
需要有源或无源波束形成网络，这都导致整个天线的重量特性激增，难于满足当前卫星载荷对天线的轻量化要求
。
[0004]传统的单天线赋形设计，是利用天线的口面场幅度
、
相位叠加特性，形成满足要求的赋形方向图
。
其特点是口面场受天线本身形式的影响较大，赋形波束等化性较差
、
且功率容量不高
。
目前，星载平台对天线的小型化
、
高功率容量
、
大角度赋形等要求，现有技术不能满足要求
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种基于结构样条函数方向图赋形的星载天线；通过结构样条函数对天线内壁进行赋形改变波导的不连续性，从而实现对高次模式激励配比的控制，进而通过扼流配相槽对辐射口面的模式场进行幅度相位扰动，最终得到特定要求的赋形方向图
。
本专利技术可解决现有星载天线面临的小型化困难
、
功率容量低
、
赋形波束等化性差以及赋形角度小等难题
。
[0006]本专利技术解决技术问题所采用的解决方案是：
[0007]一种基于结构样条函数方向图赋形的星载天线，包括传输模式为
TE
10
模式的馈电波导
、
用于将
TE
10
模式转换为
TE
11
模式的过渡器
、
用于将
TE
11
模式激励起高阶模式的转换段
、
以及扼流结构；
[0008]所述馈电波导
、
过渡器
、
转换段
、
扼流结构依次级联；
[0009]所述转换段的内部设置有呈葫芦状的腔室，所述腔室的大端设置在靠近扼流结构的一侧，所述腔室的小端设置在靠近馈电波导的一侧
。
[0010]在一些可能的实施方式中，
[0011]所述腔室内壁的截面呈结构曲线，且为基于电气特征的立方率样条函数；所述腔室长度为
lmc
，辐射口面尺寸为
rmc
，插值点数为
Nmc
；
[0012]其中，
0.9
λ
0≤lmc≤2.5
λ0，
λ0为工作中心频率对应的工作波长；
[0013]1.05rwc≤rmc≤2.03rwc
；
[0014]4≤Nmc≤8。
[0015]在一些可能的实施方式中，
[0016]在所述扼流结构远离转换段的一侧设置有多组且呈环状结构的扼流配相槽，多组所述扼流配相槽同轴设置
。
[0017]在一些可能的实施方式中，
[0018]所述扼流配相槽的数目为
Ncp
，槽的深度为
dcp
，槽的宽度为
wcp
；其中，
5≤Ncp≤9
，
0.62
λ
0≤dcp≤0.9
λ0，
0.15
λ
0≤wcp≤0.4
λ
0。
[0019]在一些可能的实施方式中，
[0020]每组所述扼流配相槽呈圆环状
。
[0021]在一些可能的实施方式中，
[0022]所述馈电波导为矩形馈电波导，所述馈电波导宽边尺寸为
a
，窄边尺寸为
b
，其中
a
＝
(0.72
±
0.15)
λ0，
b
＝
(0.35
±
0.1)
λ
0。
[0023]在一些可能的实施方式中，
[0024]所述过渡器为矩圆过渡器，其中圆口径尺寸为
Rwc
，矩圆过渡器的长度为
Lwc
，
0.82a≤Rwc≤1.03a
，
0.42
λ
0≤Lwc≤0.48
λ
0。
[0025]在一些可能的实施方式中，
[0026]所述馈电波导
、
过渡器
、
转换段
、
扼流结构采用金属材料制成
。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0028]本专利技术有效的实现辐射口面场转换及模式生成；通过扼流配相槽设计对辐射口面场进行幅度相位扰动，最终得到结构简单
、
小型化
、
方向图等化
、
驻波性能好等特性的天线性能；
[0029]本专利技术的转换段设置改变波导的不连续性，从而实现对高次模式激励配比的控制，保证复合模式传输及模式稳定配比；避免龙格现象带来的结构不稳定现象，还具有“保凸”特性，使天线结构具有良好的可加工性
。
不同配比的基模和高阶模式叠加，形成较为均匀的幅度口径场，保证波束等化性要求；
[0030]本专利技术提供的天线扼流配相槽，不仅有效扰动辐射口面场的幅度相位，也能抑制载体爬行波和绕行波对天线赋形方向图的影响；
[0031]本专利技术采用全金属结构设计，天线在真空中承受的击穿电场很高，这就保证了天线具有最大的耐功率特性
。
附图说明
[0032]图1本专利技术的示意图；
[0033]图2本专利技术中的剖视示意图；
[0034]图3本专利技术中结构尺寸示意图；
[0035]图4本专利技术中腔室内壁立方率样条函数抽样点与插值曲线示意图；
[0036]图5本专利技术中馈电波导结构示意图；
[0037]图6本专利技术中过渡器的结构示意图；
[0038]图7本专利技术的电压驻波比曲线示意图；
[0039]图8本专利技术频率低端的赋形方向图；
[0040]图9本专利技术频率中心赋形方向图；
[0041]图
10
本专利技术频率高端赋形方向图；
[0042]其中，
1、
馈电波导；
2、
过渡器；
3、
转换段；
31、
腔室；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于结构样条函数方向图赋形的星载天线，其特征在于，包括馈电波导
、
过渡器
、
转换段
、
以及扼流结构；所述馈电波导
、
过渡器
、
转换段
、
扼流结构依次级联；所述转换段的内部设置有呈葫芦状的腔室，所述腔室的大端设置在靠近扼流结构的一侧，所述腔室的小端设置在靠近馈电波导的一侧
。2.
根据权利要求1所述的一种基于结构样条函数方向图赋形的星载天线，其特征在于，所述腔室内壁的截面呈结构曲线，且为基于电气特征的立方率样条函数；所述腔室长度为
lmc
，辐射口面尺寸为
rmc
，插值点数为
Nmc
；其中，
0.9
λ
0≤lmc≤2.5
λ0，
λ0为工作中心频率对应的工作波长；
1.05rwc≤rmc≤2.03rwc
；
4≤Nmc≤8。3.
根据权利要求2所述的一种基于结构样条函数方向图赋形的星载天线，其特征在于，在所述扼流结构远离转换段的一侧设置有多组且呈环状结构的扼流配相槽，多组所述扼流配相槽同轴设置
。4.
根据权利要求3所述的一种基于结构样条函数方向图赋形的星载天线，其特征在于，所述扼流配相槽的数目为
Ncp
，槽的深度为
dcp
，槽的宽度为
wcp
；其中，
5≤Ncp≤9
，
0.62
λ
0≤dcp≤0.9
λ0，
0.15
λ
0≤wcp≤0.4
λ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张阔，李立，冯鹏雨，刘振阳，李德举，杨善国，柏京，刘同占，谢家豪，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：