[發(fā)明專利]一種適用于火星探測(cè)的小型寬頻圓極化饋源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811075388.6
• 申請(qǐng)日: 2018-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN109346827B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志佳;段江年;孫大媛;莊建樓;侯沁芳;王曉天;王曉蕾;董楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類號(hào): H01Q1/36
• 分類號(hào): H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q1/48;H01Q15/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

一種適用于火星探測(cè)的小型寬頻圓極化饋源，涉及微波天線技術(shù)領(lǐng)域；包括饋電波導(dǎo)、圓極化器、內(nèi)置介質(zhì)和喇叭輻射段；其中，饋電波導(dǎo)為立方體結(jié)構(gòu)；圓極化器軸向豎直固定安裝在饋電波導(dǎo)的下表面；喇叭輻射段為中空?qǐng)A筒狀結(jié)構(gòu)；喇叭輻射段軸向豎直固定安裝在饋電波導(dǎo)的下表面，且喇叭輻射段套裝在圓極化器的外壁；內(nèi)置介質(zhì)填充滿圓極化器的內(nèi)部；饋電波導(dǎo)內(nèi)部設(shè)置有圓柱形凹槽；凹槽的開口方向豎直向下；實(shí)現(xiàn)饋電波導(dǎo)與圓極化器的連通；本發(fā)明提供了一種尺寸緊湊、具備防止火星塵進(jìn)入的適用于火星著陸探測(cè)的單饋反射面寬帶饋源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微波天線技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種適用于火星探測(cè)的小型寬頻圓極化饋源。

背景技術(shù)

隨著我國深空探測(cè)尤其是對(duì)火星著陸探測(cè)的任務(wù)的開展，著陸巡視器器上需要配備一副高增益天線用于同地球測(cè)控、通信以及同火星環(huán)繞人造衛(wèi)星進(jìn)行高速通信。以美國“好奇號(hào)”為代表的國外對(duì)火星著陸探測(cè)的任務(wù)高增益天線形式一般選取平面陣列天線形式(詳見Ana OLEA等人撰寫的《X-band High Gain Antenna qualified for Marsatmosphere》，2010Proceedings of the Fourth European Conference on Antennas andPropagation)，該天線由于選取六邊形的微帶陣列形式，受限于饋電網(wǎng)絡(luò)損耗，介質(zhì)損耗等因素，天線輻射效率不高，覆蓋區(qū)增益較低，且單機(jī)重量較重，無法滿足未來我國火星著陸探測(cè)任務(wù)的需求。

為實(shí)現(xiàn)高增益天線除了選取陣列天線形式以外，反射面天線形式也經(jīng)常被選用，而喇叭天線常被作為反射面天線饋源，用來實(shí)現(xiàn)所需的照射錐削、圓極化等性能。

莊建樓等人申請(qǐng)的《一體化圓極化天線》國家發(fā)明專利(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01510036147.0)公開了一種新型結(jié)構(gòu)一體化的圓極化天線，可以獲得輕量化特性、高的可靠性以及較好的剛度。由于采用了銷釘形式極化器，該發(fā)明實(shí)際設(shè)計(jì)的饋源帶寬約為5％，雖然可以適當(dāng)通過加多數(shù)量銷釘適當(dāng)提高帶寬，但是首先提高有限，其次加多銷釘數(shù)目會(huì)提高饋源長度尺寸。同時(shí)該種形式饋源為開放式結(jié)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)阻擋火星塵進(jìn)入饋電系統(tǒng)，從而造成天線輻射性能的下降，所以此種形式的饋源尚不能滿足火星探測(cè)任務(wù)需求。

斯揚(yáng)等人申請(qǐng)的《結(jié)構(gòu)一體化圓極化饋源》國家發(fā)明專利(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01510404036.0)公開了一種新型結(jié)構(gòu)一體化圓極化饋源，獲得高可靠性輕量化特性，該天線由輸入波導(dǎo)、阻抗變換、圓極化器、喇叭輻射器，其中圓極化器采用了周期膜片形式圓極化器，這種形式的圓極化器雖然可以通過加多膜片可以提高帶寬，同樣也會(huì)增加縱向長度從而增大了反射面天線的包絡(luò)尺寸。

張小義等人申請(qǐng)的《一種高效同軸背腔喇叭饋源》實(shí)用新型專利(專利授權(quán)公告號(hào)：CN 202977733 U)公開了一種新型饋源，該饋源為了防止地球灰塵污染源的進(jìn)入，在饋源口徑處利用膠結(jié)密封介質(zhì)蓋實(shí)現(xiàn)密封。但是在火星極端惡劣工況下，尤其是熱溫度約-135℃～+120℃范圍內(nèi)，還要承受發(fā)射端、著陸段的高沖擊、震動(dòng)環(huán)境下僅用粘接膠進(jìn)行粘接尚不能滿足使用和可靠性的要求。

一般的圓極化饋源通常包括：喇叭輻射段、圓極化器、方圓變換段、阻抗變換段、輸入波導(dǎo)組成，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，饋源饋電的位置一般在后部，縱向尺寸也較大。這些因素都不利于饋源在正饋單反射面上的使用，目前公開的單饋反射面饋源目前也不能滿足要求。

目前存在的饋源天線存在的問題主要是：

對(duì)于深空探測(cè)任務(wù)，由于距離遠(yuǎn)，初始發(fā)射軌道高，限于火箭自身的限制，對(duì)于星上配備的產(chǎn)品尺寸、重量要求極為苛刻。目前存在的饋源無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)寬頻帶性能和小尺寸特性；同時(shí)考慮到火星表面惡劣的空間環(huán)境，尤其伴隨火星大風(fēng)下的火星塵會(huì)進(jìn)入天線饋電系統(tǒng)中，造成輻射特性的惡化，對(duì)任務(wù)成敗造成影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種適用于火星探測(cè)的小型寬頻圓極化饋源，尺寸緊湊、具備防止火星塵進(jìn)入的適用于火星著陸探測(cè)的單饋反射面寬帶饋源。