[发明专利]一种航天器舱内电场测量宽带天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天器舱内电场测量宽带天线，属于电磁场与微波技术领域。

背景技术

航天器的电磁环境适应性是其可靠性设计和电磁兼容性设计必须考虑的重要问题，随着航天器在功能和性能上的提高，产品集成度的增大，在有限的空间内收发天线密集，使航天器舱体内部的电磁环境日趋复杂。为了获取舱体内部的电场分布和量级情况，通常在舱体内部布置商用电场探头进行测量，然而现有的商用电场探头存在一定局限性，一是其灵敏度较低，最小响应幅度约为5V/m，无法测量更小的信号，二是其输出为一个所有测量频段的综合电场强度，无法获知其中任意频点处的电场分布和大小。

发明内容

本发明的技术解决问题：为克服现有技术的不足，提供一种航天器舱内电场测量宽带天线，以实现对宽频带、高灵敏度的频域电场测量，一方面可以测量微弱信号，另一方面可获得舱内任意频点、任意位置处的电场分布和大小。

本发明的技术解决方案：

一种航天器舱内电场测量宽带天线，包括基板、涂层，基板相对介电常数为4～4.6，厚度为1.2～1.8mm，基板的短边中心位置处设置有馈电接头，

基板为矩形结构，基板的一面上完全覆盖涂层，在涂层的中心位置刻蚀出一体化的双T形缝隙，双T形缝隙及馈电接头位于基板短边的轴线上，其中较大的倒T形缝隙产生低频效应，工作频段覆盖2～6GHz，较小的正T形缝隙产生高频效应，工作频段覆盖6～20GHz，较大的倒T形缝隙和较小的正T形缝隙共同作用产生宽带效应，工作频段覆盖2～20GHz；

在基板另一面的短边轴线上涂覆一个矩形D作为天线馈电微带线，矩形D一个短边与馈电接头连接，矩形D另一个短边与矩形E连接，矩形E位于基板的短边轴线上。

双T形缝隙具体结构为：在基板涂层的中心位置刻蚀矩形A，矩形A两短边距基板两长边的距离为1.5～2.5mm，矩形A长边为短边长的2倍，在矩形A长边的轴线位置处，对称刻蚀两个矩形B，矩形B长边为短边长的2倍，矩形A长边为矩形B长边的4～5倍，在矩形B长边的轴线位置且靠近馈电接头的一侧，刻蚀一个矩形C，矩形C的边长与矩形B短边一致。

矩形E的中心位置与矩形A的中心位置重合，矩形E的边长为矩形B长边长的1.2～1.5倍。

矩形E在2～20GHz频段范围内改善天线的阻抗匹配特性，使天线阻抗控制在47Ω～53Ω之间。

馈电接头可以与频谱分析设备连接，测量小于0.01V/m的航天器舱内微弱电场环境，获知其中任意频点、位置处的电场分布和大小。

基板的材料为环氧树脂、聚四氟乙烯、玻璃纤维布中的一种。

涂层材料为金属材料，为锡、铜、银中的一种。

刻蚀及涂覆的精度范围为±0.03mm。

涂层厚度为35～70微米。

在2～20GHz频段范围内，天线电压驻波比小于2.5。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明针对航天器舱内电场环境获取灵敏度低、频率无法分辨的问题，改进传统舱内电场测量方法，设计一种适用于航天器舱内电场测量的天线，以代替传统的商用电场探头，本发明天线具有无源特性，实现了宽频带、高灵敏度的频域电场测量，馈电接头可以与频谱分析设备连接，测量小于0.01V/m的航天器舱内微弱电场环境；

(2)本发明宽带天线尺寸小于45*30*1.6mm，结构紧凑且轻便，可在航天器狭小的舱内使用，可获得舱内任意频点、任意位置处的电场分布和大小，基本满足航天器无线系统主要发射和接收点频要求。

附图说明

图1为本发明宽带天线一面结构示意图；

图2为本发明宽带天线另一面结构示意图；

图3为宽带天线实测电压驻波比(VSWR)图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

一种航天器舱内电场测量宽带天线，包括基板、涂层，基板相对介电常数为4～4.6，厚度为1.2～1.8mm，基板的短边中心位置处设置有馈电接头，

基板为矩形结构，基板的一面上完全覆盖涂层，在涂层的中心位置刻蚀出一体化的双T形缝隙，如图1所示，双T形缝隙及馈电接头位于基板短边的轴线上，其中较大的倒T形缝隙产生低频效应，工作频段覆盖2～6GHz，较小的正T形缝隙产生高频效应，工作频段覆盖6～20GHz，较大的倒T形缝隙和较小的正T形缝隙共同作用产生宽带效应，工作频段覆盖2～20GHz；