專利名稱：一種用于月面巡視器的x波段寬波束圓極化天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種X頻段寬波束圓極化天線，尤其是一種用于月面巡視器的X頻段寬波束圓極化天線。
背景技術(shù)：
目前,傳統(tǒng)的X頻段全向天線采用螺旋天線形式。螺旋天線(helical antenna)是一種具有螺旋形狀的天線。它由導(dǎo)電性能良好的金屬螺旋線組成，通常用同軸線饋電，同軸線的心線和螺旋線的一端相連接，同軸線的外導(dǎo)體則和接地的金屬網(wǎng)(或板)相連接。螺旋天線的輻射方向與螺旋線圓周長(zhǎng)有關(guān)。當(dāng)螺旋線的圓周長(zhǎng)比一個(gè)波長(zhǎng)小很多時(shí)，輻射最強(qiáng)的方向垂直于螺旋軸；當(dāng)螺旋線圓周長(zhǎng)為一個(gè)波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)時(shí)，最強(qiáng)輻射出現(xiàn)在螺旋旋軸方向上。但是，它應(yīng)用于X頻段全向天線時(shí)，存在以下的缺點(diǎn):I)傳統(tǒng)螺旋天線的無(wú)法實(shí)現(xiàn)半球面的全向波束；2)傳統(tǒng)的螺旋天線在實(shí)現(xiàn)寬波束的同時(shí)，后瓣較高，受安裝邊界環(huán)境條件影響大。因此，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，我們提出一種用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在 于提供一種用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線，以實(shí)現(xiàn)半球面的全向波束的功效。為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線技術(shù)，通過(guò)天線罩展寬波束，獲得上半空間的全向的圓極化增益方向圖，同時(shí)保留了波導(dǎo)天線后瓣低的特點(diǎn)。體系的全向方向圖可以滿足巡視器在各種姿態(tài)下的對(duì)地通信需求，低后瓣減小了巡視器安裝環(huán)境對(duì)天線輻射性能的影響，。天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、牢固，適應(yīng)月球巡視器等嚴(yán)苛的力學(xué)、溫度環(huán)境。一種用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線，其特征在于，包括:高頻同軸插座、同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器、圓極化器、帶有波束增寬裝置的天線罩和天線支架，其中:高頻同軸插座:用于通過(guò)高頻電纜饋入高頻信號(hào)；同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器:用于將高頻信號(hào)由同軸傳輸方式的變換為波導(dǎo)傳輸方式；圓極化器，圓波導(dǎo)內(nèi)置介質(zhì)膜片，用于將線極化信號(hào)轉(zhuǎn)換為圓極化信號(hào)，并將電磁波向外輻射；帶有波束增寬裝置的天線罩:用于調(diào)整波導(dǎo)口面的輻射場(chǎng)分布，使天線的輻射方向圖得到有效展寬；天線支架，將天線安裝固定于巡視器車體，用于形成全向圓極化方向圖。一種較佳的實(shí)現(xiàn)方式為:天線罩內(nèi)裝有米字形金屬薄片，用于將圓極化器輻射出的電磁波進(jìn)行波束展寬，實(shí)現(xiàn)半球面全向波束。
另外一種較佳的實(shí)現(xiàn)方式為電接口是50 Ω的TNC或SMA同軸高頻插座。并且，還有較佳的實(shí)現(xiàn)方式為采用圓波導(dǎo)口進(jìn)行電磁波輻射，利用波導(dǎo)天線后瓣低的特點(diǎn)，減小了巡視器安裝環(huán)境對(duì)天線輻射性能的影響。圓極化器長(zhǎng)度為90mm 110mm、圓極化器的介質(zhì)膜片的長(zhǎng)度為80 100mm。天線罩尺寸40 60mm、天線罩內(nèi)的米字形金屬薄片的單邊長(zhǎng)40 50mm、寬O. 3 2. 5mm。同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度為60 70mm。天線支架高度為7(T250mm。本發(fā)明采用圓極化器天線形式，利用波導(dǎo)天線后瓣低的特點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)天線罩展寬波束，獲得上半空間的全向的圓極化增益方向圖。該天線的全向方向圖可以滿足巡視器在各種姿態(tài)下的對(duì)地通信需求，很低的后瓣輻射減小了巡視器安裝環(huán)境對(duì)天線輻射性能的影響。經(jīng)測(cè)試，本發(fā)明用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線，形成±90°半球面全向圓極化方向圖。實(shí)現(xiàn)半球面全向波束，較好地滿足了月面巡視器X頻段通信的需要。本發(fā)明可以應(yīng)用于各種X頻段的宇航天線發(fā)射/接收系統(tǒng)。


圖I是本發(fā)明用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線的結(jié)構(gòu)示例
圖2是表示本發(fā)明要達(dá)到效果的天線實(shí)測(cè)增益方向圖。符號(hào)說(shuō)明I :高頻同軸插座 2:同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換3:圓極化器4 :帶有波束增寬裝置的天線罩 5:天線支架。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)示出本發(fā)明實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)的描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以不同規(guī)格實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是為了達(dá)成充分及完整公開(kāi)，并且使更多的有關(guān)本技術(shù)領(lǐng)域的人員完全了解本發(fā)明的范圍。這些附圖中，為清楚起見(jiàn)，可能放大或是縮小了相對(duì)尺寸?，F(xiàn)參考圖I詳細(xì)描述用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線的結(jié)構(gòu)示例圖。其包括高頻同軸插座I，通過(guò)連接高頻電纜饋入高頻信號(hào)；同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換2，將高頻信號(hào)由同軸傳輸方式的變換為波導(dǎo)傳輸方式；圓極化器3，圓波導(dǎo)內(nèi)置介質(zhì)膜片，將線極化信號(hào)轉(zhuǎn)換為圓極化信號(hào)，并將電磁波向外輻射；帶有波束增寬裝置的天線罩4，介質(zhì)天線罩內(nèi)安裝有米字形金屬薄片，利用金屬薄片調(diào)整波導(dǎo)口面的輻射場(chǎng)分布，使天線的輻射方向圖得到有效展寬；天線支架5，將天線安裝固定于巡視器車體。本發(fā)明用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線的各部件的尺寸根據(jù)不同要求采用以下范圍同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度為60 70mm (根據(jù)使用頻率調(diào)整)；圓極化器長(zhǎng)度為90mm 110mm、圓極化器的介質(zhì)膜片的長(zhǎng)度為80 IOOmm ;天線罩尺寸40 60mm、天線罩內(nèi)的米字形金屬薄片的單邊長(zhǎng)40 50mm、寬O. 3 2. 5mm ;天線支架高度為7(T250mm (根
據(jù)使用需要調(diào)整)。天線的電接口為標(biāo)準(zhǔn)50Ω的同軸插座，具體型號(hào)為T(mén)NC或者SMA。天線支架的機(jī)械安裝接口可以根據(jù)需要確定。
圖2是本發(fā)明天線實(shí)測(cè)增益方向圖，表明本發(fā)明要達(dá)到的效果。本發(fā)明天線是結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品，通過(guò)調(diào)整同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換、圓波導(dǎo)和天線罩的尺寸，可以達(dá)到滿足不同頻率的電性能要求，實(shí)現(xiàn)全向輻射的功能。下面以CE-3月面巡視器X頻段發(fā)射天線為一實(shí)施實(shí)例，進(jìn)一步描述本發(fā)明。該天線要求為:a)增益(含1245mm高頻電纜插入損耗約為ldB，狀態(tài)桅桿為0°，+Y太陽(yáng)翼展開(kāi)角度為180° ):彡-6dBi，±90°半空間優(yōu)于98%范圍內(nèi)；b)外包絡(luò)尺寸(mm):(p72x365(公差:±lmm)；c)重量S 0.35kg (含支架和高頻電纜)。本發(fā)明實(shí)施例中，同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度為65_ (根據(jù)使用頻率調(diào)整)；圓極化器長(zhǎng)度為100mm、圓極化器的介質(zhì)膜片的長(zhǎng)度為95mm ;天線罩尺寸0 50mmX50mm、天線罩內(nèi)的米字形金屬薄片的單邊長(zhǎng)40mm、寬0.5mm ;天線支架高度為250mm ;天線的電接口為50 Q ,SMA同
軸插座。本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)試結(jié)果:a)增益(含1245mm高頻電纜插入損耗約為ldB，狀態(tài)桅桿為0°，+Y太陽(yáng)翼展開(kāi)角度為180° ):彡-6dBi，±90°半空間優(yōu)于98.5%范圍內(nèi)；b)外包絡(luò)尺寸(mm): O 72.0X364.6 ；c)重量:0.3 3kg (含支架和1245mm高頻電纜)。該天線完全滿足通信所需的電性能技術(shù)指標(biāo)要求。在給定的外形尺寸條件下，天線的增益優(yōu)于指標(biāo)要求，天線的重量?jī)?yōu)于指標(biāo)要求。在本實(shí)施例中，所述各尺寸不應(yīng)以此為限，可根據(jù)具體的要求和需要確定。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線，其特征在于，包括高頻同軸插座、同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器、圓極化器、帶有波束增寬裝置的天線罩和天線支架，其中 高頻同軸插座用于通過(guò)高頻電纜饋入高頻信號(hào)； 同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器用于將高頻信號(hào)由同軸傳輸方式的變換為波導(dǎo)傳輸方式； 圓極化器圓波導(dǎo)內(nèi)置介質(zhì)膜片，用于將線極化信號(hào)轉(zhuǎn)換為圓極化信號(hào)，并將電磁波向外福射; 帶有波束增寬裝置的天線罩用于調(diào)整波導(dǎo)口面的輻射場(chǎng)分布，使天線的輻射方向圖得到有效展寬； 天線支架，將天 線安裝固定于巡視器車體，用于形成全向圓極化方向圖。
2.如權(quán)利要求I所述的一種用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線，其特征在于，天線罩內(nèi)裝有米字形金屬薄片，用于將圓極化器輻射出的電磁波進(jìn)行波束展寬，實(shí)現(xiàn)半球面全向波束。
3.如權(quán)利要求I所述的一種用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線，其特征在于，電接口是50 Ω的TNC或SMA同軸高頻插座。
4.如權(quán)利要求I所述的一種用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線，其特征在于，采用圓波導(dǎo)口進(jìn)行電磁波輻射。
5.如權(quán)利要求I所述的一種用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線，其特征在于，圓極化器長(zhǎng)度為90mm 110mm、圓極化器的介質(zhì)膜片的長(zhǎng)度為80 100mm。
6.如權(quán)利要求2所述的一種用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線，其特征在于，天線罩尺寸40 60mm、天線罩內(nèi)的米字形金屬薄片的單邊長(zhǎng)40 50mm、寬O. 3 2. 5mm。
7.如權(quán)利要求I所述的一種用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線，其特征在于，同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度為60 70mm。
8.如權(quán)利要求I所述的一種用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線，其特征在于，天線支架高度為7(T250mm。
全文摘要
一種用于月面巡視器的X波段寬波束圓極化天線，該天線主要結(jié)構(gòu)包括高頻同軸插座(50Ω，SMA或TNC)，同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器，圓極化器，帶有波束增寬裝置的天線罩，天線支架。由高頻電纜饋入高頻信號(hào)，經(jīng)同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器將同軸傳輸信號(hào)變換為波導(dǎo)傳輸信號(hào)，通過(guò)圓極化器將線極化信號(hào)轉(zhuǎn)換為圓極化信號(hào)。在波導(dǎo)口輻射出的電磁波，通過(guò)天線罩展寬波束，形成全向圓極化方向圖。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)天線波束寬度不足，以及寬波束天線后瓣較高，易受環(huán)境干擾的缺點(diǎn)。該天線的全向方向圖可以滿足巡視器在各種姿態(tài)下的對(duì)地通信需求，很低的后瓣輻射減小了巡視器安裝環(huán)境對(duì)天線輻射性能的影響。
文檔編號(hào)H01Q1/27GK103247865SQ20121053756
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者溫沫, 張順波, 錢巧元 申請(qǐng)人:上海航天測(cè)控通信研究所