Ka波段電磁監(jiān)測天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種Ka波段電磁監(jiān)測天線，其射頻結(jié)構(gòu)一體化且具有高剛度，其特征在于，由天線單元、多個波導(dǎo)和波同轉(zhuǎn)換器組成，其中，微波信號經(jīng)由波同轉(zhuǎn)換器進(jìn)入，通過多個波導(dǎo)的波導(dǎo)腔傳輸，并通過天線單元發(fā)射，微波信號的接收與發(fā)射的傳輸方向相反。因此，本實用新型的波導(dǎo)與支撐支架一體化設(shè)計，組成一個零件，波導(dǎo)中的射頻通路的連通過程也即支架的搭建過程，可實現(xiàn)快速高精度的裝配，且整體剛度較高。波導(dǎo)外壁設(shè)計加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋從上至下尺寸放大，形成較好的力傳導(dǎo)路徑，提高了剛度。
【專利說明】
Ka波段電磁監(jiān)測天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于但不限于航天器天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Ka波段電磁監(jiān)測天線。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，天線主要用于長期監(jiān)測衛(wèi)星間通訊鏈路ka頻段有意和無意的干擾信號，測量干擾信號頻率和功率，采集干擾信號樣本并回傳地面。天線的天線單元面向星夕卜，用于接收空間中的干擾信號。天線的波同轉(zhuǎn)換與衛(wèi)星內(nèi)部的信號處理裝置連接。為了盡可能減小周圍環(huán)境對信號的影響，天線需要架高到足夠的高度。現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計方案是，將天線單元用支架架高，通過若干波導(dǎo)將衛(wèi)星艙內(nèi)信號通道和天線單元連接。然而，該方案存在以下難點(diǎn):
[0003]1、若干波導(dǎo)與支架形成封閉的尺寸鏈，由于加工和裝配精度不易保證，裝配難度較大；
[0004]2、若干波導(dǎo)連接后必須固定在支架上，以防止波導(dǎo)處局部剛度較低，這將增加多個封閉的裝配尺寸鏈，不易實施；
[0005]3、Ka頻段射頻通道的裝配要求高，調(diào)整環(huán)節(jié)過多影響電性能；
[0006]4、整體重量偏高，增加發(fā)射成本。
[0007]專利號為CN102447156A的題為“傘式可展開網(wǎng)狀天線”的專利提出了一種波導(dǎo)型支撐桿，通過波導(dǎo)型支撐桿實現(xiàn)饋電通路及天線支撐。這種波導(dǎo)型支撐桿并沒有在結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計上進(jìn)一步細(xì)化。這是因為復(fù)雜的波導(dǎo)外形不利于天線展開。
[0008]專利號為CN104466345A的題為“一種天線、低噪放及混頻器連接機(jī)構(gòu)”的專利提出了一種支撐系統(tǒng)，通過支撐梁和擋板形成一個支撐結(jié)構(gòu)，中間使用波導(dǎo)組件連接饋電系統(tǒng)。這種波導(dǎo)連接方式為一般技術(shù)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，裝配具有一定難度。
[0009]綜上所述，目前，對于天線架高后的饋電波導(dǎo)及支撐方式的設(shè)計尚缺少一種結(jié)構(gòu)簡單、剛度優(yōu)良的技術(shù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0010]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提出了一種射頻、結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計的高剛度天線方案。
[0011]本實用新型提出了一種Ka波段電磁監(jiān)測天線，其射頻結(jié)構(gòu)一體化且具有高剛度，其特征在于，由天線單元、多個波導(dǎo)和波同轉(zhuǎn)換器組成，其中，微波信號經(jīng)由波同轉(zhuǎn)換器進(jìn)入，通過多個波導(dǎo)的波導(dǎo)腔傳輸，并通過天線單元發(fā)射，微波信號的接收與發(fā)射的傳輸方向相反。
[0012]波同轉(zhuǎn)換器是可選的，并且當(dāng)微波信號通過波導(dǎo)法蘭輸入時，不經(jīng)過波同轉(zhuǎn)換器而直接與多個波導(dǎo)連接。
[0013]多個波導(dǎo)采用一體化設(shè)計，以便同時具有射頻通道和支架的功能，其中，射頻通道的連通與支架的搭建執(zhí)行快速高精度裝配且實現(xiàn)高整體剛度。另外，在多個波導(dǎo)周圍，設(shè)置有加強(qiáng)筋，其中，加強(qiáng)筋的尺寸從上向下逐漸放大，從而形成了好的力傳導(dǎo)路徑且進(jìn)一步提高了剛度。
[0014]在本實用新型中，波同轉(zhuǎn)換器的一個端口與多個波導(dǎo)中的一個波導(dǎo)口連接，而另一個端口為標(biāo)準(zhǔn)射頻輸出接口，用于連接衛(wèi)星艙內(nèi)射頻信號。
[0015]因此，采用本實用新型中的天線，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以實現(xiàn)以下的有益效果:
[0016]I)波導(dǎo)中的射頻通路的連通過程也即支架的搭建過程，可實現(xiàn)快速高精度的裝配；
[0017]2)加強(qiáng)筋從上至下尺寸放大，形成較好的力傳導(dǎo)路徑提高了這種細(xì)長型天線的剛度；
[0018]3)波導(dǎo)和支架一體化設(shè)計，結(jié)構(gòu)剛度較高，一次裝配完成，不存在調(diào)整環(huán)節(jié)；
[0019]4)裝配過程不存在封閉尺寸鏈，便于實施；
[0020]5)輕量化設(shè)計，最大限度降低重量。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本實用新型的Ka波段電磁監(jiān)測天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是圖1所示天線中的天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是圖1所示天線中的波導(dǎo)I的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是圖1所示天線中的波導(dǎo)2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是圖1所示天線中的波導(dǎo)3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6是圖1所示天線中的波同轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0027]圖7示出了采用本實用新型的天線獲得的一階固有頻率分析結(jié)果。
【具體實施方式】
[0028]應(yīng)了解，本實用新型的主要思路在于提出一種射頻、結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計的高剛度天線，由天線單元、波導(dǎo)I……波導(dǎo)N和波同轉(zhuǎn)換組成。微波信號由波同轉(zhuǎn)換進(jìn)入，通過波導(dǎo)I……波導(dǎo)N的波導(dǎo)腔傳輸，最后通過天線單元發(fā)射信號。信號的接收過程與發(fā)射過程傳輸方向相反。微波信號通過波導(dǎo)法蘭輸入時可以不使用波同轉(zhuǎn)換，直接與波導(dǎo)連接。波導(dǎo)I……波導(dǎo)N和支架采用一體化設(shè)計，即波導(dǎo)I……波導(dǎo)N既有射頻通道又具有支架的功能，波導(dǎo)中的射頻通路的連通過程也即支架的搭建過程，可實現(xiàn)快速高精度的裝配，且整體剛度較高。波導(dǎo)周圍設(shè)計了加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋從上至下尺寸放大，形成較好的力傳導(dǎo)路徑，提高了剛度。若不采用一體化設(shè)計，天線除波導(dǎo)I……波導(dǎo)N以外，還需要增加天線單元支架以及各段波導(dǎo)的支撐支架，裝配難度較大，射頻通道的可靠性受到影響。
[0029]下面結(jié)合附圖1-7及【具體實施方式】對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030]如圖1所示，本實用新型涉及的一種射頻、結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計的高剛度天線由天線單元1、波導(dǎo)2、波導(dǎo)3、波導(dǎo)4和波同轉(zhuǎn)換5組成，如圖1?6所示。
[0031]如圖2所示，天線單元I的頂端為扼流圈，用于輻射微波信號。中間為圓筒，通過法蘭與波導(dǎo)2連接。天線單元I和波導(dǎo)2之間通過4XM3的螺釘連接，安裝面設(shè)計2處定位銷孔，用于裝配定位。
[0032]如圖3所示，波導(dǎo)2的上端與天線單元I連接，連接時需使用銷釘定位，保證內(nèi)腔對準(zhǔn)。波導(dǎo)2內(nèi)腔為上圓下方，均勻過渡，加工時需使用線切割技術(shù)。外壁設(shè)計四個加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋尺寸均勻放大，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度及強(qiáng)度。安裝孔與加強(qiáng)筋對齊，形成良好的傳力路徑。波導(dǎo)2下端法蘭與波導(dǎo)3之間通過4XM3的螺釘連接，安裝面設(shè)計2處定位銷孔，用于裝配定位。
[0033]如圖4所示，波導(dǎo)3的上端與波導(dǎo)2連接，連接時需使用銷釘定位，保證內(nèi)腔對準(zhǔn)。夕卜壁設(shè)計四個加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋尺寸在波導(dǎo)2的基礎(chǔ)上均勻放大，將力傳至四個安裝孔。波導(dǎo)3下端法蘭與波導(dǎo)4之間通過4XM3的螺釘連接，安裝面設(shè)計2處定位銷孔，用于裝配定位。
[0034]如圖5所示，波導(dǎo)4的上端與波導(dǎo)3連接，連接時需使用銷釘定位，保證內(nèi)腔對準(zhǔn)。夕卜壁設(shè)計四個加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋尺寸在波導(dǎo)3的基礎(chǔ)上均勻放大，將力傳至四個安裝孔。波導(dǎo)4的下端設(shè)計了BJ260標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)口，用于連接波同轉(zhuǎn)換5。波導(dǎo)4和波同轉(zhuǎn)換5之間通過4XM3的螺釘連接，安裝面設(shè)計2處定位銷孔，用于裝配定位。
[0035]如圖6所示，波同轉(zhuǎn)換5的一端與波導(dǎo)4的BJ260標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)口連接，另一端為標(biāo)準(zhǔn)射頻同軸連接器接口，用于連接衛(wèi)星艙內(nèi)射頻信號。
[0036]通過力學(xué)分析軟件Patran+Nastran分析和建模，計算得天線一階固有頻率為187.46Hz。通過振動臺系統(tǒng)上實時監(jiān)測加速度響應(yīng)的方法，測得其一階固有頻率為192.27Hz ；實測天線重量為0.65Kg。
[0037]綜上所述，本實用新型可根據(jù)天線單元I的架高要求，增加或減少中間波導(dǎo)零件數(shù)量。另外，微波信號通過波導(dǎo)法蘭輸入時，可以不使用波同轉(zhuǎn)換5，直接與波導(dǎo)4連接。
[0038]本實用新型的波導(dǎo)與支撐支架一體化設(shè)計，組成一個零件，波導(dǎo)中的射頻通路的連通過程也即支架的搭建過程，可實現(xiàn)快速高精度的裝配，且整體剛度較高。波導(dǎo)外壁設(shè)計加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋從上至下尺寸放大，形成較好的力傳導(dǎo)路徑，提高了剛度。
[0039]以上僅為本實用新型的較佳實施例，并非用于限定本實用新型的保護(hù)范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種Ka波段電磁監(jiān)測天線，其射頻結(jié)構(gòu)一體化且具有高剛度，其特征在于，由天線單元、多個波導(dǎo)和波同轉(zhuǎn)換器組成， 其中， 微波信號經(jīng)由所述波同轉(zhuǎn)換器進(jìn)入，通過所述多個波導(dǎo)的波導(dǎo)腔傳輸，并通過所述天線單元發(fā)射， 所述微波信號的接收與發(fā)射的傳輸方向相反。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ka波段電磁監(jiān)測天線，其特征在于，所述波同轉(zhuǎn)換器是可選的，并且當(dāng)所述微波信號通過波導(dǎo)法蘭輸入時，不經(jīng)過所述波同轉(zhuǎn)換器而直接與所述多個波導(dǎo)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ka波段電磁監(jiān)測天線，其特征在于，所述多個波導(dǎo)采用一體化設(shè)計，以便同時具有射頻通道和支架的功能， 其中，所述射頻通道的連通與所述支架的搭建執(zhí)行快速高精度裝配且實現(xiàn)高整體剛度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Ka波段電磁監(jiān)測天線，其特征在于，在所述多個波導(dǎo)周圍，設(shè)置有加強(qiáng)筋， 其中，所述加強(qiáng)筋的尺寸從上向下逐漸放大，從而形成了好的力傳導(dǎo)路徑且進(jìn)一步提高了剛度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ka波段電磁監(jiān)測天線，其特征在于，所述波同轉(zhuǎn)換器的一個端口與所述多個波導(dǎo)中的一個波導(dǎo)口連接，而另一個端口為標(biāo)準(zhǔn)射頻同軸連接器接口，用于連接衛(wèi)星艙內(nèi)射頻信號。
【文檔編號】H01Q1/50GK205429137SQ201521132584
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月30日
【發(fā)明人】俞筆奇, 馬炳, 韓運(yùn)忠, 李鴻斌
【申請人】北京空間飛行器總體設(shè)計部