[实用新型]应用于星载的nano型UV电小全向通信天线

说明书

本实用新型公开了应用于星载的nano型UV电小全向通信天线，包括中空的外导体，外导体的空腔中设有与外导体平行的内导体，外导体与内导体形成天线的馈电激励与刚度加强多功能共用结构。还包括短路支撑部件，短路支撑部件的一端与外导体连接，且短路支撑部件与外导体形成天线的导电反射金属地板结构。还包括辐射单元，辐射单元位于短路支撑部件的另一端，辐射单元包括第二辐射体、位于第二辐射体一端的第一辐射体、位于第二辐射体另一端的辐射地板，辐射地板与短路支撑部件连接。第一辐射体与第二辐射体具有不同的拓扑结构。全向通信天线具有小型化、轻量化、高可靠、高强度、全向辐射且方向图旋转对称性好的优点。

技术领域

本实用新型属于天线通讯设备技术领域，具体涉及应用于星载的nano型UV电小全向通信天线。

背景技术

目前，星载超短波（UV）全向通信天线有3D大螺旋、平面印刷、介质加载、组合阵列及其变形改进等多种实现形式。其中，1.3D大螺旋天线，虽然为经典的准半球波束全向天线形式可以实现CP辐射，而且可以方便实现赋形方向图设计，但是由于其轴向长度过长、重量过重，按照不同辐射性能需求，其轴向长度从0.3~3m，难以满足现代小卫星及星座通信系统小型化轻量化应用需求。2.平面印刷天线，虽然具有良好的低剖面特性，且容易与后端射频电路实现共形集成，但是在UV超短波波段天线尺寸较大、效率较低、天线方向图前后比也不是十分理想，随着介电常数上升物理尺寸可以进一步缩减，但是工作带宽会显著减小，调谐难度急剧上升，容易受到卫星平台周围复杂EM电磁边界加载影响，而导致辐射性能急剧下降，难以满足小卫星平台紧凑布局复杂EM环境的全向方向图辐射特性应用需求。3.组合阵列天线可以满足小卫星平台全向方向图辐射性能需求，但是为了实现CP圆极化辐射，馈电网络复杂，需要对组合阵列天线的四个辐射臂差分激励相位和幅度进行严格控制，以实现对地和对天面正交圆极化辐射方向图，否则天线辐射性能将严重劣化，工程实现难度较大限制了此类天线的应用；同时该类型天线需要额外增加展开机构部组件实现在轨正交展开，方可完成阵列全向方向图辐射构型需要，设计较为复杂且重量较重，成本和风险控制要求均进一步提高，难以满足小卫星高可靠、高性能和低成本超短波全向通信天线应用需求。上述天线结构类型，无法在承受苛刻力学环境和热环境要求的同时，依然保持良好的电磁辐射性能；可能在载体或平台出现大量级振动或冲击时出现辐射结构或激励结构损坏而无法正常接收卫星导航信号，也可能在载体所处环境温度大范围变化时出现关键电性能指标剧烈劣化等现象，无法可靠完成星地超短波信号发送与接收，降低系统效能、影响整个系统高性能高可靠通信功能实现。

同时，一般来说天线的辐射效率与性能直接与天线的物理口径相关，当天线物理口径显著缩小时，在相同工作频率上天线性能会急剧恶化，甚至难以满足正常使用需求，无法有效接收和辐射电磁波。当通信天线工作频率低UV频段时，天线工作的波长超过1.5m，常规天线在满足电性能指标要求的同时，难以兼具天线小型化和轻量化设计特征。因此，在特定频段内，实现天线的小型化、轻量化设计，同时要求天线的电性能依然具有良好的鲁棒性，无论是对经典天线理论还是新型天线设计策略都提出了很高的要求。

因此，有必要对现有技术中的应用于星载的超短波（UV）全向天线进行改进，以克服上述问题。

发明内容

为解决上述应用于星载的超短波（UV）全向天线不能在确保其BW、Gain、不圆度和包络尺寸等一系列电性能最优化指标技术的基础上，满足小型化及轻量化设计目的，本实用新型提供了一种小型化、轻量化、高可靠、高强度、全向辐射且方向图旋转对称性好的应用于星载的nano型UV电小全向通信天线。

实现本实用新型目的的技术方案如下：应用于星载的nano型UV电小全向通信天线，包括中空的外导体，外导体的空腔中设有与外导体平行的内导体，外导体与内导体形成天线的馈电激励与刚度加强多功能共用结构。馈电激励与刚度加强多功能共用结构实现了同轴激励与传输，并能够同时实现硬同轴馈电激励、阻抗匹配调谐和结构刚度加固三种功能。