[实用新型]一种卫星测控天线共形频率选择表面罩

说明书

技术领域

本实用新型属于卫星测控领域，尤其涉及一种应用于卫星上的S频段螺旋天线的共形频率选择表面罩。

背景技术

S频段是卫星测控的一个重要应用频段，但随着频谱资源的利用消耗加大，对空间S频段的干扰越来越严重，直接影响到卫星的测控系统的可靠性和安全性。对此问题的解决，除了测控频率上移外，还有一种有效的方式即是采用频率选择表面技术，在保证工作频率有效通过的前提下对工作频段带外的信号进行空间滤波。

螺旋天线是目前卫星测控天线的一种主要的形式。但由于螺旋天线的几何结构决定，无法采用平面频率选择表面或者低程度平面结构变形的频率选择表面，而必须采用圆柱结构这类高程度非平面结构的频率选择表面。但共形频率选择表面的特性与理想特性容易相差很大，因此有必要研究设计针对星用S频段螺旋测控天线频率选择表面罩。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种应用于卫星上的S频段螺旋测控天线频率选择表面罩，该频率选择表面罩解决两个问题：保证工作频率信号有效传输同时对工作频带外的信号进行滤波；满足天线结构对频率选择表面罩共形结构的要求。

一种卫星测控天线共形频率选择表面罩，从外到内依次包括天线罩主体结构1、第一粘结介质层2、蜂窝层3、第二粘结介质层4、保护层5、第三粘结介质层6以及频率选择表面层7；

天线罩主体结构1基本结构为中空的圆柱体，顶端用半球体结构封堵，底端为安装底座；安装底座通过MS螺纹防松胶与天线或星体连接安装；

第一粘结介质层2用于粘结天线罩主体结构1与蜂窝层3；

蜂窝层3为整个选择表面罩起缓冲减振的作用；

第二粘结介质层4用于粘结蜂窝层3与保护层5；

保护层5用于为频率选择表面层7提供物理保护作用；

第三粘结介质层6用于粘结保护层5与频率选择表面层7；

频率选择表面层7，对通带外的电磁波起反射作用，使天线工作频率信号有效传输同时对天线工作频带外的信号进行滤波；

频率选择表面层7采用双面镀铝的聚酰亚胺薄膜，其中频率选择表面7将聚酰亚胺薄膜的镀铝表面以若干方形环状结构进行双面对称光刻处理，形成“回字形”的阵列结构，；频率选择表面层与天线的距离为天线工作频率波长的一半。其中，如果天线与频率选择表面层的距离大于半个波长，则零值深度明显增高，天线的H面方向图畸变严重，各方向的增益都有所降低；如果天线与频率选择表面层的距离过小，则天线的E面方向图的波瓣宽度减小较严重。因此需要结合天线性能要求和结构尺寸综合考虑频率选择表面层与天线的距离。

天线罩主体结构1采用石英纤维复材材料，厚度为0.3mm。

第一粘结介质层2、第二粘结介质层4以及第三粘结介质层6采用满足空间温度和环境要求的材料，厚度均不超过30μm。

蜂窝层3采用芳纶纤维，厚度为5mm。

保护层5采用Tedlar薄膜，厚度25.4μm。

有益效果：

1、本实用新型选择表面罩确定的方形环状阵列可以保证天线正常通信，同时对工作频带外的干扰进行有效滤波。设计的共形结构在满足天线使用的同时，有效保证了频率选择表面的性能。

2、本实用新型选择表面罩在设计时结合多种材料，设计蜂窝层和保护层保证天线罩在发射阶段和在轨阶段的力学和空间环境条件下的性能稳定性。在材料的选择方面保证满足电离总剂量、表面充放电等空间环境使用要求。

附图说明

图1为本实用新型的天线共形频率选择表面罩结构尺寸图。

图2为本实用新型的各层结构示意图，其中第1层～第7层为由外层到内层。

图3为本实用新型的频率选择表面层方形环状阵列结构图。

图4为本实用新型的频率选择表面单元结构尺寸示意图。

图5为本实用新型的无天线罩保护的天线远场方向图。

图6为本实用新型的有天线罩保护的天线远场方向图。

图7为本实用新型的空间滤波特性对比示意图。

1-天线罩主体结构、2-第一粘结介质层、3-蜂窝层、4-第二粘结介质层、5-保护层、6-第三粘结介质层、7-频率选择表面层。

具体实施方式

本具体实施方式以一个2.15GHz螺旋天线共形频率选择表面罩设计为例说明。