[发明专利]与太阳帆板共型设计的星载平面反射阵天线

说明书

本发明提供了一种与太阳帆板共型设计的星载平面反射阵天线，属于卫星应用技术领域。它解决了现有小卫星对地数据传输能力较弱等技术问题。本与太阳帆板共型设计的星载平面反射阵天线包括太阳帆板基板和平面反射阵天线，所述平面反射阵天线包括设置于太阳帆板基板背面的空气层和介质层，所述空气层位于太阳帆板基板与介质层之间，所述介质层的外侧面上设有若干辐射单元。本发明采用与太阳帆板共型设计的星载平面反射阵天线，提高了小卫星的对地数据传输能力。

技术领域

本发明属于卫星应用技术领域，具体涉及一种与太阳帆板共型设计的星载平面反射阵天线。

背景技术

随着航天技术的不断发展，制造成本低、可一次大量部署、更适合商业发展的小卫星系统越来越受到重视。但与此同时，小卫星受尺寸和能力限制，不能像大卫星一样配置复杂的大口径天线进行对地数据传输，这大大限制了小卫星的能力发挥。目前全球在小卫星领域可开展口径天线方面研究比较有名的是美国NASA洞察号火星登陆器，其上携带的平板展开口径天线可为洞察号火星登陆器提供8kbps的对地中继传输能力。然而，展开口径天线结构复杂，可靠性要求高，研制研发成本均较大，特别不适于国内商业航天产品的发展。

为了解决这一问题，我国专利申请文献(申请号：201310293762.0)中公开了一种一体化薄膜太阳能电池太阳帆，包括太阳帆帆体、太阳能薄膜电池、光压稳定涂层和电磁信号增益涂层；太阳能薄膜电池通过粘贴的方式固定在太阳帆基底的上表面的内圈，光压稳定涂层通过涂抹方式安装在太阳帆上表面的外圈，电磁增益涂层通过涂抹方式固定在太阳帆的下表面，通过将电磁信号增益涂层集成到太阳帆上，可显著增大增益涂层的使用面积，从而增强雷达信号、提高小卫星的对地通数据传输能力。该技术方案中，太阳能薄膜电池粘贴在太阳帆帆体上表面形成小卫星用的太阳帆基板，目前小卫星普遍采用太阳帆基板拼接形成可折叠的太阳电池阵，太阳电池阵展开工作后受太阳辐射温度迅速升高，将增益涂层直接涂抹在太阳帆基板背面，容易出现受热变形产生裂缝甚至出现剥落，影响增益涂层的使用效果，使电磁信号传输能力变弱，同时不能保障小卫星长期稳定的对地数据传输能力，亟待进一步提高。

发明内容

本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种与太阳帆板共型设计的星载平面反射阵天线，本发明所要解决的技术问题是：如何提高小卫星的对地数据传输能力。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种与太阳帆板共型设计的星载平面反射阵天线，包括太阳帆板基板和平面反射阵天线，其特征在于，所述平面反射阵天线包括设置于太阳帆板基板背面的空气层和介质层，所述空气层位于太阳帆板基板与介质层之间，所述介质层的外侧面上设有若干辐射单元。

本专利的工作原理为：太阳帆板正面为太阳电池片，将包括空气层和介质层的双层平面反射阵天线设置于太阳帆板背面，可利用太阳电池阵展开后的面积有效增大天线的布局空间和使用面积，显著提高了小卫星的对地数据传送能力，同时避免为天线展开单独预留的布局空间和展开结构，提高小卫星的空间利用率。现有双层平面反射阵天线一般包括依次连接的地层、空气层和介质层，介质层上设置有若干辐射单元，辐射单元采用具有周期边界条件的单元形式排布(所谓周期边界条件可理解为反射阵面上每个网格单元结构包络尺寸大小都是一致的，但是在各网格单元内的辐射单元可以是不同尺寸的)，本专利采用太阳帆板基板背面直接作为平面反射阵天线的地层，使得平面反射阵天线无需再设置地层，降低产品的重量和生产成本。同时，空气层中的空气，不仅可扩展辐射单元的反射相位与单元尺寸的线性关系，使之更为平缓，降低辐射单元对结构尺寸变化的敏感度，利于后期产品加工，而且可实现太阳电池阵在轨展开后的放气和散热，在保障平面反射阵天线与太阳帆板基板的连接稳固性的同时，提高小卫星的对地数据传输能力。