[發明專利]一種星載柔性射頻激光一體化通信天線

有效

• 申請號: 202011213950.4
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112394501B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 吳合龍;劉向南;劉越東;趙卓;衡楠;李曉亮;諶明
• 申請（專利權）人: 北京遙測技術研究所;航天長征火箭技術有限公司
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06;G02B7/183;G02B5/10
• 代理公司: 北京巨弘知識產權代理事務所(普通合伙) 11673
• 代理人: 趙洋

本發明提供一種星載柔性射頻激光一體化通信天線，包括中空的射頻反射系統，設置在射頻反射系統中空處的射頻激光主鏡系統，設置在射頻激光主鏡系統上方的射頻激光次鏡系統，設置在射頻激光主鏡系統后部的用于將射頻和激光分離的射頻激光路徑分離鏡和用于將射頻反射系統展開收緊的固定系統，還包括設置在射頻激光路徑分離鏡兩側的射頻饋源和激光收發單元。本發明是為了解決星載射頻激光一體化通信天線的問題，針對衛星及深空射頻和激光一體化通信需求，提供了一種星載柔性射頻激光一體化通信天線，在實現射頻和激光一體化發射和接收的同時，具有結構緊湊、可展開、體積小、重量輕、可靠性高、激光射頻傳輸效率高等特點。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種星載柔性射頻激光一體化通信天線。

背景技術

隨著航天及深空探測任務多樣化的發展，對衛星及深空通信載荷提出了高速化、輕量化、小型化、綜合化和集成化的應用需求。對于衛星及深空通信應用，雖然射頻通信難以滿足未來深空探測任務對高速數據回傳需求，但是射頻通信鏈路的可靠性和可通率卻很高，因此射頻通信仍將是衛星及深空探測的主用通信手段。激光通信具有通信速率高、方向性強以及載荷體積小、重量輕、功耗低等特點，可滿足未來衛星及深空探測活動對高速通信、超遠距離傳輸等需求，在未來的衛星及深空探測領域具有良好的應用前景。兼顧衛星及深空通信鏈路的高可靠性和高速率化應用需求，可以預見，未來衛星及深空射頻通信和激光通信將相輔相成、融合發展。

受空間搭載條件的限制，衛星及深空飛行平臺對通信載荷的集成化和綜合化的需求愈加明顯，以進一步降低通信載荷對飛行平臺的搭載資源需求。因此，將射頻通信載荷和激光通信載荷整合為一體化通信載荷成為提高衛星及深空通信鏈路可靠性、改善衛星及深空通信系統兼容性、提升衛星及深空通信品質、節約衛星及深空飛行平臺資源的一種有效解決途徑。在衛星及深空射頻和激光一體化通信系統中，射頻和激光一體化天線的設計至關重要。

現有技術中，2016年11月15日申請的公開號為CN106571511A的中國專利介紹了一種輕型可折疊射頻和激光混合薄膜通信天線。該技術實現了射頻和激光的共用天線設計。但是該天線的饋源放置在射頻主反射面的焦點位置即光學天線的次鏡背面，饋源裝置的結構將額外增加光學系統中心遮攔所引起的損失，因此降低了光學天線的利用率。同時，該技術通過連接桿在連接軸上的滑動實現射頻反射面的折疊和展開狀態，七個連接桿不僅增加了天線的整體質量，而且通過連接桿連接支撐肋和連接軸的方式降低了天線的可靠性，不利于星載應用。現有技術中，2018年4月11日申請的公開號為CN108565559A的中國專利介紹了一種激光/毫米波復合通信用共軸共形天線。該技術雖然實現了射頻和激光的共用天線設計，但是其激光/毫米波共用的主鏡采用微晶材料，無法實現折疊或收攏，無法同時滿足火箭運載時的小包絡要求和星載通信對大口徑增益的需求，不適用于星載應用。現有技術中，2018年5月2日申請的公開號為CN110445545A的中國專利介紹了一種用于激光微波復合通信的共軸可展天線。該技術的饋源也放置在射頻主反射面的焦點位置，饋源裝置的結構將增加光學系統中心遮攔所引起的損失，且次鏡支撐架采用桁架結構，也會額外大幅降低光學天線的利用率。因此，現有技術沒有徹底解決星載射頻激光一體化通信天線的問題。

發明內容

本發明是為了解決星載射頻激光一體化通信天線的問題，針對衛星及深空射頻和激光一體化通信需求，提供了一種星載柔性射頻激光一體化通信天線，在實現射頻和激光一體化發射和接收的同時，具有結構緊湊、可展開、體積小、重量輕、可靠性高、激光射頻傳輸效率高等特點。

本發明提供一種星載柔性射頻激光一體化通信天線，包括中空的射頻反射系統，設置在射頻反射系統中空處的射頻激光主鏡系統，設置在射頻激光主鏡系統上方的射頻激光次鏡系統，設置在射頻激光主鏡系統后部的用于將射頻和激光分離的射頻激光路徑分離鏡和與射頻反射系統相連用于將射頻反射系統展開收緊的固定系統；

射頻反射系統包括柔性射頻主反射面和設置在柔性射頻主反射面背部起支撐作用的背部支撐肋；

主鏡系統包括主鏡室和固定在主鏡室上部的射頻激光復用主鏡；