一體化圓極化天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種一體化圓極化天線，用于采用一體化圓極化結(jié)構(gòu)，獲得寬帶、輕量化的天線，其包括：饋源、饋電波導(dǎo)、銷釘、和波導(dǎo)法蘭，其中，饋源、饋電波導(dǎo)、和波導(dǎo)法蘭為一體化結(jié)構(gòu)，無(wú)需緊固件輔助連接裝配。因此，本發(fā)明所提出的一體化圓極化天線，實(shí)現(xiàn)了寬帶、輕量化等性能，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一體化圓極化天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于天線與微波技術(shù)領(lǐng)域，涉及航天飛行器天線技術(shù)，具體地，涉及一種一 體化圓極化天線，用于采用一體化圓極化結(jié)構(gòu)，獲得寬帶、輕量化的天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 圓極化天線是常見的天線類型，在較低的工作頻段，例如UHF波段、L波段、S波段， 一般采用螺旋天線、微帶天線等線天線來(lái)實(shí)現(xiàn)；而在較高的工作頻段，例如C波段、X波段、 Ku波段、Ka波段，由于波長(zhǎng)很短，不再適宜選用線天線的形式，或者線天線的使用會(huì)受到功 率容量、帶寬等諸多因素的限制，而一般采用喇叭天線來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0003] 喇機(jī)天線屬于面天線的一種，通過(guò)喇機(jī)口面上的電磁場(chǎng)形成福射。圓極化喇機(jī)天 線一般包括：喇叭、圓極化器、方圓變換段等，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且各部分都是獨(dú)立的零件，通 過(guò)機(jī)械連接裝配組合在一起，連接結(jié)構(gòu)、縱向尺寸、質(zhì)量都較大，不利于天線的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種結(jié)構(gòu)一體化圓極化天線，以 及實(shí)現(xiàn)寬帶、輕量化等性能，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明提供了一種一體化圓極化天線，用于采用一體化圓極化結(jié)構(gòu)，獲得寬帶、輕 量化的天線，其包括：饋源、饋電波導(dǎo)、銷釘、和波導(dǎo)法蘭，其中，饋源、饋電波導(dǎo)、和波導(dǎo)法蘭 為一體化結(jié)構(gòu)，無(wú)需緊固件輔助連接裝配。
[0006] 具體地，饋源由喇叭、扼流圈、和極化齒組成，其中，饋源上還開有用于使銷釘插入 的銷釘孔，并且其內(nèi)部還具有圓波導(dǎo)。
[0007] 喇叭具有兩個(gè)過(guò)其旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸并互相正交的兩個(gè)參考面。極化齒所在的平面與兩 個(gè)參考面中一個(gè)成預(yù)定角度，其中，當(dāng)預(yù)定角度為45°時(shí)，饋源輻射右旋圓極化電磁波，而 當(dāng)預(yù)定角度為135°時(shí)，饋源福射左旋圓極化電磁波。
[0008] 根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的圓極化類型，銷釘孔位于其中一個(gè)參考面內(nèi)。圓波導(dǎo)的內(nèi)徑尺寸 能夠僅傳輸圓波導(dǎo)TE11模電磁波。銷釘穿過(guò)銷釘孔與饋源固定在一起。
[0009] 波導(dǎo)法蘭的接口尺寸為標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)法蘭或?qū)Ｓ媒涌诘某叽纭ｐ侂姴▽?dǎo)為標(biāo)準(zhǔn)矩形波 導(dǎo)，并且其長(zhǎng)邊和短邊的尺寸符合預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)或?yàn)榛诠ぷ黝l率設(shè)定的值。
[0010] 因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提出的一體化圓極化天線，實(shí)現(xiàn)了寬帶、輕量化 等性能，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)一體化圓極化天線的外形圖；
[0012] 圖2為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所涉及的饋源的剖面圖；以及 [0013]圖3為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所涉及的銷釘?shù)难b配剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 應(yīng)了解，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)一體化圓極化天線主要由饋源、饋電波導(dǎo)、銷釘組成，其上 帶有波導(dǎo)法蘭。饋源部分由喇叭、圓極化器、矩圓變換結(jié)構(gòu)一體化構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了寬帶、輕量化 等性能，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可用于航天器機(jī)械可移波束天線。
[0015] 下面結(jié)合附圖1-3及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0016] 如圖1所示，結(jié)構(gòu)一體化圓極化天線由饋源1、饋電波導(dǎo)2、銷釘3組成，其上帶有 波導(dǎo)法蘭4,饋源1與饋電波導(dǎo)2、波導(dǎo)法蘭4為一體化結(jié)構(gòu)，無(wú)需緊固件連接裝配。
[0017] 饋源1由喇叭9,扼流圈10、極化齒11組成，上開有銷釘孔12,內(nèi)部具有圓波導(dǎo)8。 喇叭9以軸線5為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸，并具有兩個(gè)過(guò)軸線5、互相正交的參考面E面6和Η面7。銷 釘孔12位于Ε面6內(nèi)。極化齒11所在平面與Ε面6成角度Τ。當(dāng)Τ = 45°時(shí)，饋源1輻 射右旋圓極化電磁波；當(dāng)Τ = 135°時(shí)，饋源1輻射左旋圓極化電磁波。圓波導(dǎo)8的內(nèi)徑尺 寸僅能傳輸圓波導(dǎo)ΤΕ11模電磁波。饋電波導(dǎo)2為標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)，其長(zhǎng)邊、短邊尺寸符合國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)或者為按照工作頻率設(shè)定的值。波導(dǎo)法蘭4的接口尺寸為標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)法蘭尺寸或?qū)Ｓ?的接口尺寸。銷釘3穿過(guò)銷釘孔12,并與饋源1固定。
[0018] 應(yīng)注意，要實(shí)現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)一體化圓極化天線，具體應(yīng)考慮從如下幾個(gè)方面來(lái)實(shí) 現(xiàn)：
[0019] 1、電設(shè)計(jì)約束條件
[0020] 首先，確定喇叭9的口徑尺寸（直徑）：一般約束為在角度Α上增益跌落LdB，按照 進(jìn)行饋源方向圖擬合：
[0021] Dir ( Θ ) = 2 (q+1) cosq θ (1)
[0022] 由此可得出：
[0023]
[0024] 根據(jù)輻射口徑和增益的關(guān)系，得出饋源口徑尺寸：
[0025]
[0026] 接下來(lái)，確定圓波導(dǎo)8內(nèi)徑。一般使圓波導(dǎo)工作在主模（即僅能傳輸圓波導(dǎo)ΤΕ11 模）傳輸區(qū)，設(shè)工作頻率在自由空間的波長(zhǎng)為入，則圓波導(dǎo)內(nèi)徑d應(yīng)滿足如下條件：
[0027] 0· 5861 λ < d < 0· 764 λ ⑷
[0028] 然后，確定極化齒11間距S，一般以工作頻率自由空間波長(zhǎng)的1/4為初值進(jìn)行優(yōu) 化設(shè)計(jì)。確定極化齒11間隙D、邊長(zhǎng)t，均通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)確定。具體地，極化齒11的數(shù)量為 5~7個(gè)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)確定。
[0029] 接下來(lái)，確定銷釘3安裝位置，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)確定。饋電波導(dǎo)2為標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)， 其長(zhǎng)邊、短邊尺寸符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或者為按照工作頻率設(shè)定的值。波導(dǎo)法蘭4的尺寸為標(biāo)準(zhǔn) 波導(dǎo)法蘭尺寸或?qū)Ｓ玫慕涌诔叽纭?br>[0030] 2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
[0031] 首先，饋源1、饋電波導(dǎo)2為一體化結(jié)構(gòu)，無(wú)需緊固件連接裝配。在饋電波導(dǎo)2末端 設(shè)有饋源安裝座接口 4,用于提供對(duì)外連接接口。銷釘3穿過(guò)銷釘孔12,與饋源1固定。
[0032] 綜上所述，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了寬帶、輕量化等性能，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、剛度好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
[0033] 本發(fā)明中未說(shuō)明部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種一體化圓極化天線，用于采用一體化圓極化結(jié)構(gòu)，獲得寬帶、輕量化的天線，其 特征在于，包括：饋源、饋電波導(dǎo)、銷釘、和波導(dǎo)法蘭， 其中，所述饋源、所述饋電波導(dǎo)、和所述波導(dǎo)法蘭為一體化結(jié)構(gòu)，無(wú)需緊固件輔助連接 裝配。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化圓極化天線，其特征在于，所述饋源由喇叭、扼流圈、 和極化齒組成， 其中，所述饋源上還開有用于使所述銷釘插入的銷釘孔，并且其內(nèi)部還具有圓波導(dǎo)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化圓極化天線，其特征在于，所述喇叭具有過(guò)其旋轉(zhuǎn)對(duì) 稱軸并互相正交的兩個(gè)參考面。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體化圓極化天線，其特征在于，所述極化齒所在的平面與 所述兩個(gè)參考面中一個(gè)成預(yù)定角度， 其中，當(dāng)所述預(yù)定角度為45°時(shí)，所述饋源輻射右旋圓極化電磁波，而當(dāng)所述預(yù)定角度 為135°時(shí)，所述饋源輻射左旋圓極化電磁波。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一體化圓極化天線，其特征在于，根據(jù)待實(shí)現(xiàn)的圓極化類型， 所述銷釘孔位于一個(gè)參考面內(nèi)。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化圓極化天線，其特征在于，所述圓波導(dǎo)的內(nèi)徑尺寸僅 能夠傳輸所述圓波導(dǎo)TEll模電磁波。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化圓極化天線，其特征在于，所述銷釘穿過(guò)所述銷釘孔 與所述饋源固定在一起。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化圓極化天線，其特征在于，所述波導(dǎo)法蘭的接口尺寸 為標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)法蘭或?qū)Ｓ媒涌诘某叽纭?. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化圓極化天線，其特征在于，所述饋電波導(dǎo)為標(biāo)準(zhǔn)矩形 波導(dǎo)，并且其長(zhǎng)邊和短邊的尺寸符合預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)或?yàn)榛诠ぷ黝l率設(shè)定的值。
【文檔編號(hào)】H01Q13/02GK105896089SQ201510036147
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日
【發(fā)明人】莊建樓, 周懷安, 周傲松, 高文軍, 劉志佳, 杜海龍, 俞筆奇, 張 杰, 閻魯濱
【申請(qǐng)人】北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部