[實用新型]一種全空間覆蓋數傳波束系統

有效

• 申請號: 201821483674.1
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN208904199U
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 陳剛;王曉天;尤睿;張志強;趙香妮
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: H01Q1/12
• 分類號: H01Q1/12;H01Q1/36;H01Q1/28;H04B7/06;H04B7/185
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

一種全空間覆蓋數傳波束系統，包括：2副寬波束數傳天線和微波開關。寬波束數傳天線的波束張角為180°，2副寬波束數傳天線的電軸平行且指向相反，微波開關用于切換2副所述寬波束數傳天線，選擇地面站可見的天線作為當班天線進行數傳。本實用新型滿足在對天觀測衛星慣性空間定向姿態工作模式下，以任意姿態對地具備數據傳輸的全空間覆蓋能力的需求，實現星地之間可見即可傳。本實用新型數傳天線不需要增加機械指向結構，也不需要加載吸波反射杯，同時滿足全空間數傳波束覆蓋的能力需求。

技術領域

本實用新型涉及一種全空間覆蓋數傳波束系統，屬于衛星數傳技術領域。

背景技術

對天觀測空間科學探測衛星在軌具有多種姿態模式，且為對天慣性定向觀測衛星，觀測目標遍布整個天球，因此衛星在過境弧段無固定對地面。為了保證可數傳時間以及鏈路質量，衛星需采用全空間數傳波束覆蓋。

對地遙感衛星即便有側擺工作模式，也都是三軸對地穩定姿態，固定波束數傳天線多采用地球匹配賦形波束天線實現，可移動波束天線多采用帶指向機構的反射面天線。但對于對天觀測空間科學探測衛星來說，采用地球匹配賦形波束天線，須中斷衛星對天觀測任務，將衛星轉到三軸對地穩定姿態進行數傳，不符合連續觀測需求；采用機械可移波束拋物面天線，需配置兩副帶展開機構的天線，其對地指向運動時，展開和轉動指向結構會對整星帶來的擾動，影響觀測精度和成像質量，還需額外增加姿軌控配套設備，消除平衡擾動，復雜度高，成本極大，可靠度較低。

另外，類似于測控系統二單元天線陣的的設計方案已在多顆衛星上成功應用，可實現近全空間覆蓋，但數傳僅為右旋圓極化，采用同旋組陣，會產生3dB 損耗，同時信號會產生同旋干涉，使得主覆蓋區增益降低，且存在一個空間角約為30°的環狀盲區，不滿足空間觀測衛星數傳鏈路需求。

現有半球寬波束天線通過加載噴涂吸波材料的反射杯方式來吸收天線本體的后瓣能量，使其不投射到航天器結構表面，從而保證地球匹配賦形波束天線良好的幅頻特性的設計，但此設計也直接限制了半球寬波束低仰角區域天線增益，從而無法滿足全空間覆蓋要求；或采用星體及部分設備外表面噴涂吸波漆，來降低反射能量，效果有限，且不滿足整星熱控要求。

目前現有寬波束天線一般均為0°指向增益最大，隨著角度增加，增益逐漸下降，到天線波束低仰角區域(即80°～90°指向)時，增益不滿足低仰角數傳鏈路增益指標需求，即可見不可傳。

實用新型內容

本實用新型的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出了一種全空間覆蓋數傳波束系統，數傳天線不需要增加機械指向結構，也不需要加載吸波反射杯，同時滿足全空間數傳波束覆蓋的能力需求。

本實用新型的技術方案是：

一種全空間覆蓋數傳波束系統，包括：n副寬波束數傳天線和用于切換寬波束數傳天線的微波開關；所述每副寬波束數傳天線的波束張角大于100°，所述寬波束數傳天線安裝在衛星星體上；所述微波開關通過電纜分別連接所述 n副寬波束數傳天線。

優選的，所述寬波束數傳天線張角大于145°。

優選的，所述寬波束數傳天線張角為180°，所述n的數值等于2，所述2 副寬波束數傳天線的電軸平行且指向相反。

所述寬波束數傳天線采用雙臂背射螺旋天線；包括同軸饋管和螺旋線。

所述寬波束數傳天線的螺旋線通過介質塊與所述同軸饋管固定。

數傳波束系統，還包括支架；用于將所述寬波束數傳天線安裝在衛星星體上；安裝時，所述支架的長度、寬波束數傳天線的電軸與衛星星體安裝面的夾角，滿足使波束寬天線電軸±100°張角范圍內無衛星星體結構。

所述寬波束數傳天線螺旋線的螺旋線直徑D、螺距L、圈數n的取值范圍具體為：D＝0.32λ～0.34λ，L＝0.48λ～0.50λ，n＝7～9，其中，λ為天線工作頻率所對應的波長。