星載天線系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】星載天線系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及星載天線系統(tǒng)，包括許多面板，當(dāng)在操作條件下布置面板時(shí)，所述許多面板可向彼此移動(dòng)并在它們之間具有間隙。該天線系統(tǒng)進(jìn)一步包括RF分布網(wǎng)絡(luò)，用于向所述許多面板提供發(fā)送的信號(hào)并組合從所述許多面板接收的信號(hào)，以及一組扼流法蘭組件，該組扼流法蘭組件允許跨過(guò)專用間隙的無(wú)接觸的面板間信號(hào)發(fā)送，其中在專用的相鄰面板的輻射表面的遠(yuǎn)側(cè)上布置各自的扼流法蘭組件。
[0002]在太空中部署用于太空應(yīng)用的天線系統(tǒng)，同時(shí)折疊它們用于傳送。已經(jīng)部署天線系統(tǒng)之后，有必要耦合用于信號(hào)發(fā)送的天線系統(tǒng)的相鄰面板。
[0003]以上類型的天線系統(tǒng)例如是用于Sentinel (哨兵)-1任務(wù)的Sentinel-1 SAR天線子系統(tǒng)(SAS)。該天線系統(tǒng)是工作在具有10MHz頻率帶寬的C頻帶(5.405GHz)的可部署的平面有源相控陣天線。該天線具有12.3mX0.84m的整體尺寸，并且由安裝在航天器上方的中央面板以及在航天器的兩個(gè)相鄰側(cè)的兩個(gè)天線側(cè)翼形成。中央面板裝備有兩個(gè)SAS瓦片(tile)，而每個(gè)側(cè)翼的兩個(gè)面板各自載有三個(gè)SAS瓦片。這導(dǎo)致總數(shù)14個(gè)相同的瓦片:6 (SAS右翼)+2 (SAS中央面板)+6 (SAS左翼)。每個(gè)SAS瓦片具有允許光束成形和轉(zhuǎn)向所需的所有功能。
[0004]通常，SAS包含下列主要功能性:信號(hào)輻射和接收(WG-Assy);分布式發(fā)送信號(hào)高功率放大(EFE，TAA);分布式接收具有LNA保護(hù)的信號(hào)低噪聲放大(EFE);信號(hào)和功率分布(共同饋送，功率轉(zhuǎn)換器)(RFDN);包括溫度補(bǔ)償?shù)南辔缓头瓤刂?通過(guò)T⑶的EFE);內(nèi)部校準(zhǔn)回路；包括抑制和釋放的部署機(jī)制；以及天線機(jī)械結(jié)構(gòu)。
[0005]關(guān)于RF信號(hào)功率分布，在面板級(jí)上，Sentinel-1 SAR儀器RF分布網(wǎng)絡(luò)(RFDN)在TX中以良好的相位匹配將信號(hào)從SAR電子子系統(tǒng)(SES)分布到天線瓦片(即到瓦片放大器組件(TAA)的輸入端口)。在SAS瓦片級(jí)上，RFDN以良好的相位匹配將TX信號(hào)從瓦片放大器組件的輸出分布到電子前端(EFE)模塊。對(duì)于RX，RFDN結(jié)合在相對(duì)方向上接收的信號(hào)。
[0006]RF分布網(wǎng)絡(luò)由下列元素組成:
?方位角平面分布網(wǎng)絡(luò)(APDN),用于面板級(jí)信號(hào)分布 ?仰角平面分布網(wǎng)絡(luò)(ETON)，用于SAS瓦片級(jí)信號(hào)分布 ?RF線束
總之，RFDN具有下列主要功能:
?對(duì)于TX:以輸出端口之間的小相位變化通過(guò)瓦片放大器將TX信號(hào)從SES分布到EFE。?對(duì)于RX:以不同RX路徑之間的小相位變化朝向SES通過(guò)瓦片放大器組合從EFE接收的信號(hào)。
?在TX和RX路徑中帶通濾波。
[0007]在瓦片級(jí)上，RFDN的ETON由同軸電纜和功率分配器/組合器組成。在面板級(jí)上，APDN也包含同軸電纜和功率分配器/組合器復(fù)合電路。對(duì)于面板間的RF線束路由，在由一組專用的扼流法蘭連接實(shí)現(xiàn)部署之后，三個(gè)RF線束的連接從面板到面板分支(TX、RX-V和RX-H)，這允許無(wú)接觸的面板間信號(hào)發(fā)送。扼流法蘭組件位于天線面板框架(APF)橫向波束的中心。
[0008]已經(jīng)在測(cè)試中發(fā)現(xiàn):處于發(fā)送校準(zhǔn)模式(TX Cal)的高幅度紋波針對(duì)水平極化信號(hào)發(fā)生。這使得難以進(jìn)行內(nèi)部校準(zhǔn)。
[0009]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種可以在其中更容易和更可靠地做出內(nèi)部校準(zhǔn)的天線系統(tǒng)。
[0010]這個(gè)目標(biāo)由根據(jù)權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)解決。在從屬權(quán)利要求中闡述了優(yōu)選實(shí)施例。
[0011]為了改進(jìn)內(nèi)部校準(zhǔn)，提出一種星載天線系統(tǒng)，其包括:許多面板，當(dāng)在操作條件下布置面板時(shí)，所述許多面板可向彼此移動(dòng)并在它們之間具有間隙；RF分布網(wǎng)絡(luò)，用于向所述許多面板提供發(fā)送信號(hào)并組合從所述許多面板接收的信號(hào)；以及一組扼流法蘭組件，其允許跨過(guò)專用間隙的無(wú)接觸的面板間信號(hào)發(fā)送，其中在專用的相鄰面板的輻射表面的遠(yuǎn)側(cè)上布置各自的扼流法蘭組件。此外，該天線系統(tǒng)包括RF (射頻)密封組件，用于通過(guò)密封間隙抑制從所述許多面板輻射到該組扼流法蘭組件的信號(hào)的信號(hào)耦合。
[0012]本發(fā)明基于如下考慮:針對(duì)水平極化信號(hào)發(fā)生的處于發(fā)送模式的高幅度紋波是從天線波導(dǎo)輻射器到兩個(gè)面板之間的扼流法蘭組件的耦合的結(jié)果。為了最小化從波導(dǎo)輻射器到扼流法蘭組件的耦合，RF密封被添加到兩個(gè)相鄰面板之間的連接處。制作添加的密封，使得它不阻礙面板閉鎖機(jī)制。因此，當(dāng)它不需要面板之間的機(jī)械接觸時(shí)，以不施加過(guò)多的額外機(jī)械力的方式提供RF密封。結(jié)果，RF密封組件關(guān)閉面板之間的間隙，具體是兩個(gè)相鄰面板之間的瓦片。
[0013]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，各自的RF密封組件專用于所述許多面板的兩個(gè)相鄰面板之間的間隙。
[0014]各自的RF密封組件可包括固定在所述許多面板的兩個(gè)相鄰面板之間的間隙中的相對(duì)的對(duì)中的第一和第二密封輪廓。該輪廓使得能夠關(guān)閉面板之間的間隙，具體是面板內(nèi)的瓦片。
[0015]在通過(guò)天線系統(tǒng)的縱向截面中的側(cè)視圖中，第一和第二密封輪廓可具有L形橫截面。當(dāng)在操作條件下布置面板時(shí)，第一和第二密封輪廓的第一部分在所述許多面板中的平面中延伸，并且附接到專用的相鄰面板。第一和第二密封輪廓的第二部分在信號(hào)輻射方向上延伸，使得它們相對(duì)并在它們之間具有間隙。一方面，這種形狀使得能夠關(guān)閉面板之間的間隙。另一方面，這并不阻礙面板閉鎖機(jī)制。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二密封輪廓的第二部分之間的間隙在信號(hào)輻射方向上具有恒定的寬度。在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在操作條件下布置面板時(shí)，第二密封輪廓垂直于面板的平面。即，各自的輪廓的第一和第二部分之間的角度為90°。
[0017]在替代實(shí)施例中，第一和第二密封輪廓的第二部分之間的間隙在信號(hào)輻射方向上具有加寬的或變窄的寬度，導(dǎo)致在各自的輪廓的第一和第二部分之間的小于或大于90°的角度。
[0018]優(yōu)選的是:RF密封組件由該組面板(10，20)的輻射波導(dǎo)的材料制成。這確保RF密封組件和波導(dǎo)具有導(dǎo)致最小化的熱機(jī)械應(yīng)力的相同的熱膨脹系數(shù)。RF密封組件的輪廓可以由CFRP制成，特別是金屬化的CFRP。CFRP是碳纖維強(qiáng)化塑料。這允許從剩余的天線波導(dǎo)制造輪廓。替換地，RF密封組件可由金屬(例如，鋁)制成。
[0019]在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，RF密封組件通過(guò)至少一個(gè)膠帶機(jī)械地附接到相鄰面板，特別是高粘性的雙面帶。作為膠帶之一，例如可以使用3M # Y966帶。這種帶用于其中需要高級(jí)別粘附力的重型抑制應(yīng)用。
[0020]在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，RF密封組件通過(guò)金屬膠帶電耦合到相鄰面板。金屬膠帶例如可以是Cho-foil，其具有相對(duì)于EMI (電磁干擾)的良好屏蔽和導(dǎo)電性能。這有助于抑制從所述許多面板輻射到該組扼流法蘭組件的信號(hào)的信號(hào)耦合。
[0021]根據(jù)進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，在天線系統(tǒng)的樞紐線處布置RF密封組件。
[0022]RF密封組件可被視為扼流結(jié)構(gòu)，該扼流結(jié)構(gòu)用于關(guān)閉面板之間的間隙，即面板內(nèi)的瓦片。
[0023]將參照附圖描述本發(fā)明的更多細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。
[0024]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的在星載天線系統(tǒng)中使用的RF密封組件的第一實(shí)施例。
[0025]圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的在星載天線系統(tǒng)中使用的RF密封組件的第二實(shí)施例。
[0026]在附圖中，用相同的附圖標(biāo)記描述相同的元件。要注意的是:圖中所示的實(shí)施例并不是按比例繪制，并且用于示出本發(fā)明的基本概念。
[0027]如下所述的RF密封組件旨在用于星載應(yīng)用的天線系統(tǒng)中使用，例如用于Sentinel-1任務(wù)的Sentinel-1 SAR天線子系統(tǒng)(SAS)。如技術(shù)人員已知的,此天線系統(tǒng)是工作在具有10MHz頻率帶寬的C頻帶(5.405GHz)的可部署的平面有源相控陣天線。該天線由安裝在航天器上方的中央面板以及在航天器的兩個(gè)相鄰側(cè)的兩個(gè)天線側(cè)翼形成。中央面板裝備有兩個(gè)SAS瓦片，而每個(gè)側(cè)翼的兩個(gè)面板各自載有三個(gè)SAS瓦片。這導(dǎo)致總數(shù)14個(gè)相同的瓦片。每個(gè)SAS瓦片具有允許光束成形和轉(zhuǎn)向所需的所有功能。
[0028]所述許多面板可向彼此移動(dòng)。在將天線系統(tǒng)傳送到太空期間，由于空間原因，通過(guò)樞紐折疊面板。在軌道上部署它們。當(dāng)在操作條件下布置面板時(shí)，即當(dāng)在公共平面上布置所有面板時(shí)，通過(guò)樞紐的兩個(gè)相鄰面板的連接導(dǎo)致相鄰面板之間的小間隙。通過(guò)扼流法蘭組件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相鄰面板之間的信號(hào)發(fā)送耦合，扼流法蘭組件包括面板之一中的第一波導(dǎo)和其它面板之一中的第二波導(dǎo)。第一和第二波導(dǎo)被固定在相對(duì)的對(duì)中，以實(shí)現(xiàn)間隙上方的無(wú)接觸的信號(hào)發(fā)送。
[0029]這種類型的天線系統(tǒng)的詳細(xì)構(gòu)成對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，諸如從上面提到的Sentinel-1 SAR天線中，以便將省略關(guān)于天線系統(tǒng)細(xì)節(jié)的進(jìn)一步解釋。
[0030]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，在兩個(gè)鄰近面板的區(qū)域中示出上述類型的天線系統(tǒng)I的一部分，兩個(gè)鄰近面板中的第一個(gè)用10描述，而兩個(gè)鄰近面板中的第二個(gè)用20描述。如上所指出的，面板10、20中的每一個(gè)由許多瓦片組成。第一面板10的瓦片用11描述，第二面板的瓦片用21描述。瓦片11、21在彼此相鄰的位置。第一面板10和第二面板20以及第一瓦片11和第二瓦片21之間的間隙分別用6