螺旋線天線結(jié)構(gòu)及基于該結(jié)構(gòu)的高增益天線及其安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種螺旋線天線結(jié)構(gòu)及基于該結(jié)構(gòu)的高增益天線及其安裝方法，特別是涉及一種適用于微小星載ADS-B高增益天線的螺旋線天線結(jié)構(gòu)及基于該結(jié)構(gòu)的高增益天線及其安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]美國ADS-B公司于2010年發(fā)射了“全球星(Globalstar)”衛(wèi)星，上面搭載的ALAS(ADS_B Link Augment1n System)系統(tǒng)，用于接收ADS-B 1090ES和UAT數(shù)據(jù)鏈的目標(biāo)信息，為大洋上空的飛行器提供空管監(jiān)視，從而代替ADS-C服務(wù)。通過在衛(wèi)星上使用ADS-B接收機(jī)實(shí)現(xiàn)空管監(jiān)視，解決海洋、山區(qū)等地區(qū)無法安裝二次監(jiān)視雷達(dá)和ADS-B地面站的問題。
[0003]ADS-B天線以軸向螺旋天線的形式加裝在BUAA-SAT低軌微小衛(wèi)星平臺(tái)，用于接收、處理空域內(nèi)的飛機(jī)或者機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面的飛機(jī)、車輛信息，以便于用戶監(jiān)視范圍空域內(nèi)的實(shí)時(shí)交通態(tài)勢(shì)，獲得準(zhǔn)確有效的空域情報(bào)。
[0004]星載天線近年來發(fā)展態(tài)勢(shì)迅猛，形式多種多樣，以微帶天線、反射面天線、軸向螺旋天線形式居多。由于星載ADS-B天線須有14dB以上的高增益，且加裝平臺(tái)為微小衛(wèi)星的火箭對(duì)接環(huán)內(nèi)，內(nèi)部空間最大尺寸為i>200mmXH50mm，行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)暫無此應(yīng)用方案。
[0005]微帶天線、反射面天線可實(shí)現(xiàn)高增益，但由于天線外形尺寸過大，難以在平臺(tái)要求的空間尺寸內(nèi)安裝。又因其天線形式的特殊性，也難于以收攏安裝、在軌展開工作的方案實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用。
[0006]軸向螺旋天線在不改變螺旋面所在平面的尺寸的前提下，通過增加軸向尺寸(改變?cè)褦?shù)和螺距)實(shí)現(xiàn)其高增益，但由于該天線的特殊形式和原理，對(duì)于1dB以上的增益，軸向尺寸的增加對(duì)增益的貢獻(xiàn)已經(jīng)不大。為實(shí)現(xiàn)ADS-B天線14dB的增益，螺旋線匝數(shù)會(huì)達(dá)到15匝以上，該天線就算采取軸向壓縮安裝的方式，也裝不進(jìn)?200mmXH50mm的空間。對(duì)于阻抗匹配裝置，如采取業(yè)內(nèi)常用的匹配變換電路，也會(huì)更多占用安裝平面尺寸，增加軸向尺寸，且會(huì)與壓縮安裝產(chǎn)生空間干涉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠省去天線匹配裝置的螺旋線天線結(jié)構(gòu)，及基于該天線結(jié)構(gòu)的微小星載ADS-B高增益天線及其安裝方法，實(shí)現(xiàn)ADS-B高增益天線在微小衛(wèi)星有限空間內(nèi)的應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種螺旋線天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:天線本體最底部一匝天線的最底部1/4匝螺旋線螺距突變，新螺距為原螺距的0.08到0.12倍。
[0009]作為優(yōu)選，所述新螺距為原螺距的0.1倍。
[0010]一種微小星載ADS-B高增益天線，其特征在于:包括天線本體、匹配裝置和壓縮展開機(jī)構(gòu)；所述天線本體為軸向螺旋天線；所述匹配裝置為天線本體最底部I匝天線的底部1/4匝螺旋線；所述1/4匝螺旋線為變螺距螺旋線，螺距為原螺距的0.08到0.12倍。
[0011]作為優(yōu)選，所述天線本體螺距為0.185 λ，其中λ為天線本體接收信號(hào)的信號(hào)波長。
[0012]作為優(yōu)選，所述1/4匝螺旋線螺距為原螺距的0.1倍。
[0013]作為優(yōu)選，所述天線本體為Ti_Ni單程記憶合金。
[0014]一種基于上述ADS-B高增益天線的天線安裝方法，具體方法為:天線本體與饋線端口焊接在一起，并固定在底板上；通過內(nèi)部彈簧支架、壓板和固定架的配合，把天線本體按照設(shè)計(jì)尺寸，以軸向垂直于底板的方式固定于底板上，穿過拉繩孔的繩子收于天線底板之下，處于受力自然釋放狀態(tài)，釋放長度等于整個(gè)天線的軸長；固定板與固定架配合，通過固定板把天線本體壓縮在固定架上，用特種繩穿過固定孔緊固，使整個(gè)天線壓縮尺寸小于安裝空間尺寸，安裝于微小衛(wèi)星火箭的對(duì)接環(huán)內(nèi)；天線在軌后，通過平臺(tái)熔斷裝置，使天線緊固繩熔斷通過固定孔的特種繩，天線本體自然釋放；通過拉繩孔的拉繩使天線本體狀態(tài)逐漸穩(wěn)定，恢復(fù)其工作狀態(tài)的尺寸。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:省去了傳統(tǒng)的匹配變換電路，不增加安裝平面尺寸，不增加軸向尺寸，完成了天線本體和饋線的匹配；實(shí)現(xiàn)了 ADS-B高增益天線在微小衛(wèi)星有限安裝空間內(nèi)的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明微小星載高增益天線其中一實(shí)施例中螺距為0.185 λ的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格圖。
[0017]圖2為圖1的仿真效果數(shù)據(jù)圖。
[0018]圖3為螺距為0.222 λ的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格圖。
[0019]圖4為圖3的仿真效果數(shù)據(jù)圖。
[0020]圖5為螺距為0.255 λ的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格圖。
[0021]圖6為圖5的仿真效果數(shù)據(jù)圖。
[0022]圖7為螺距為0.28 λ的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格圖。
[0023]圖8為圖7的仿真效果數(shù)據(jù)圖。
[0024]圖9為本發(fā)明微小星載高增益天線其中一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖10為圖9中的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或者具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0028]本具體實(shí)施例以微小星載ADS-B高增益天線，裝置有限空間為彡?200mmXH30mm為例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029]—種微小星載ADS-B高增益天線，包括天線本體、匹配裝置和壓縮展開機(jī)構(gòu)；所述天線本體為軸向螺旋天線；所述匹配裝置為天線本體最底部I匝天線的底部1/4匝螺旋線；所述1/4匝螺旋線為變螺距螺旋線，螺距為原螺距的0.08到0.12倍。
[0030]為實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，摒棄業(yè)內(nèi)軸向螺旋天線使用微帶匹配變換電路進(jìn)行阻抗變換的方式。采用1/4匝變螺距螺旋線，即將天線本體最底部一匝的1/4匝螺旋線由原螺距S突變?cè)菥嗟?.08到0.12倍。在本具體實(shí)施例中，所述1/4匝螺旋線螺距為原螺距的0.1倍。能夠省去傳統(tǒng)的匹配變換電路，不增加安裝平面尺寸，不增加軸向尺寸，滿足于安裝空間尺寸?200mmXH30mm，完成了天線本體和50歐姆饋線的匹配。