[發明專利]一種用于高軌衛星寬波束高增益測距天線

有效

• 申請號: 202011069390.X
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112397882B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 劉志佳;馬炳;侯沁芳;王振興;陳大羽;唐治華
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q1/52;H01Q5/55;H01Q13/02;H01Q15/24
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗;郭德忠

本發明提供了一種用于高軌衛星寬波束高增益測距天線，是適用于高軌衛星的寬波束高增益ka波段雙極化天線，能夠實現高軌衛星Ka頻段精密測距、功能的實現。在20GHz和30GHz工作頻帶范圍內在保證高口徑效率的前提下，實現了雙頻段的波束等化，即：在20GHz和30GHz內的波束寬度相近，峰值增益和覆蓋區增益接近，保證天線兼顧了兩個頻帶范圍內的高增益需求，保證高軌衛星鏈路測距測控的鏈路需求，同時還可以實現了主極化和交叉極化后瓣減小，保證裝星后天線受星體影響降到最小，相位中心穩定性不大于2mm，絕對群時延不大于0.04ns，是覆蓋區內增益更高、交叉極化和主極化的后瓣更小、相位中心穩定性更高的波束賦形天線，可實現高軌衛星的精密測距需求。

技術領域

本發明屬于星載微波天線的技術領域，具體涉及一種用于高軌衛星寬波束高增益測距天線。

背景技術

隨著我國高軌遙感衛星的發展，對衛星的精密測距提出了新的要求，一般需要星載Ka波段擴頻精密測距系統配合地面Ka波段擴頻測距站完成地面為主的多站距離測量，提供測距信息供事后精密定軌系統應用，同時，也需要提供1個Ka波段的上行遙控和下行擴頻測控通道。

我國高軌衛星Ka頻段精密測距系統目前規劃是20GHz提供衛星下行、在31GHz提供衛星上行，考慮到高軌衛星的鏈路需求，在19GHz～31GHz工作頻段范圍內，需要天線波束寬度能覆蓋到±15°，增益應不小于13dBi，相位中心穩定性不大于2mm，絕對群時延不大于0.04ns，才能滿足星載Ka頻段精密測距系統的應用需求。

目前常用星載Ka頻段天線，主要形式為陣列天線、反射面天線和喇叭天線，對于無源陣列天線,雖然可以實現上述指標,但是存在Ka頻段饋電網絡損耗大，天線組陣復雜、且天線口徑尺寸較大；對于反射面天線,增益過低，輻射效率不高,難以實現上述指標；對于傳統波紋喇叭天線，一般實現形式為水平波紋形式，曲線多為正弦曲線、指數曲線等等，但是對于實現±15°的增益指標也比較困難。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種用于高軌衛星寬波束高增益測距天線，是適用于高軌衛星的寬波束高增益ka波段雙極化天線，能夠實現高軌衛星Ka頻段精密測距、功能的實現。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

本發明的一種用于高軌衛星寬波束高增益測距天線，包括天線輻射喇叭、圓極化器和雙端口波導；

其中，所述天線輻射喇叭內壁設有波導過渡段、垂直波紋以及水平波紋；

垂直波紋包括若干的垂直波紋齒，每個垂直波紋齒包括一個垂直齒和一個垂直槽；水平波紋包括若干的水平波紋齒，每個水平波紋齒包括一個水平齒和一個水平槽；垂直波紋數量少于水平波紋；波導過渡段的輸入直徑與圓極化器的輸出端口直徑相同，波導過渡段的輸出直徑大于輸入直徑；

所述雙端口波導用于將同艙內設備連接波導；

所述圓極化器，將從雙端口波導饋入的射頻信號分離成兩個幅度相等、相位相差90°的信號；

所述天線輻射喇叭，將圓極化器分饋入的信號形成多模混合疊加，形成圓極化輻射。

其中，波導過渡段13的輸出直徑為輸入直徑的1.05倍～1.2倍。

其中，波導過渡段13的長度為0.5波長～1.5波長。

其中，每個垂直波紋齒的寬度均相同，為1/4波長～1/8波長，垂直齒的寬度為0.15～0.5倍的垂直波紋齒的寬度。

其中，垂直波紋齒的深度均不同，垂直波紋齒的深度為1/4波長～1波長，垂直波紋齒的數量為2個～6個。

其中，每個水平波紋齒的寬度尺寸相同，為1/6波長～1/3波長，水平齒的寬度為0.15～0.4倍的水平波紋齒的寬度。