[發明專利]一種用于行星際探測的中等增益賦形喇叭天線

在審

• 申請號: 202211328797.9
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN115693118A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 劉志佳;段江年;孫大媛;魯帆;王曉天;趙香妮;褚永輝;陳剛;黃雨菡
• 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;H01Q3/04;H01Q13/02;H01Q15/24
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 田衛平

本發明公開了一種用于行星際探測的中等增益賦形喇叭天線，包括輻射器組件和波導組件，輻射器組件固定連接于波導組件的頂部。輻射器組件包括多自由度扼流法蘭盤，可以實現雙頻段、雙圓極化、收發共用方向圖賦形性能。輻射器組件包括阻抗調配環，實現了小口徑圓波導喇叭在低頻段中的良好阻抗特性，同時實現了在不加裝濾波器下端口隔離度優于25dB。輻射器組件和波導組件為鋁合金或者鎂合金的金屬結構，實現天線在軌有很好的環境適應性，具有結構簡單、剛度好、可靠性高等優點。

技術領域

本發明涉及微波天線技術領域，具體涉及一種用于行星際探測的中等增益賦形喇叭天線。

背景技術

當前，我國正在進行小行星及彗星的小天體探測任務。其中，探測器器上需要配備X頻段中等增益收發一體的雙圓極化天線，用于同地球進行超遠距離的上行、下行的測控。由于星地距離遙遠，星地鏈路的制約，要求天線具備不小于105瓦射頻連續波功率和420瓦脈沖的鑒定級微放電能力。受到深空探測特殊的衛星軌道需求和太陽翼充電姿態等因素影響，需要該天線具備特定波束角域的方向圖賦形特性，根據國際電聯分配的頻率，深空探測中的X頻段一般上行頻段在7.10GHz～7.20GHz頻段范圍內，下行頻段一般在8.40GHz～8.50GHz頻段范圍內，為實現上述收發共用天線，天線需要實現雙頻段工作。

受到深空探測特殊的衛星軌道需求和太陽翼充電姿態等因素影響，需要該天線具備特定波束角域的方向圖賦形特性，即：在離軸角±40°內增益大于6.0dBi，離軸角±35°內增益大于7.0dBi，同時天線需要雙圓極化，收發共用雙頻段工作，具備不小于105W連續波功率和420W脈沖的鑒定級微放電能力，同時需要天線自身具備指向傾角易調整，以滿足星地鏈路指向的需求。而這些特殊需求，現有技術中的天線方案均無法滿足。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種用于行星際探測的中等增益賦形喇叭天線，能夠很好地滿足深空探測對天線的需求，具有結構簡單、可靠性高的優點。

本發明采用的具體技術方案如下:

一種用于行星際探測的中等增益賦形喇叭天線，包括：輻射器組件和波導組件，所述輻射器組件固定連接于所述波導組件的頂部；

所述輻射器組件包括依次固定連接的多自由度扼流法蘭盤、圓波導輸出段、錐削過渡段、阻抗調配環和圓波導輸入段。

進一步地，所述波導組件包括：圓極化器組件、雙波導傾角調節段、阻抗變換、右旋輸出端口、左旋輸出端口和天線加強筋；

所述圓極化器組件與所述雙波導傾角調節段的頂部固定連接，所述雙波導傾角調節段的底部與所述阻抗變換固定連接，所述右旋輸出端口和所述左旋輸出端口分別位于阻抗變換的輸入端兩側，所述天線加強筋分布于所述圓極化器組件的波導外表面0°、90°、180°和270°位置，與所述圓極化器組件一體加工。

進一步地，所述圓波導輸出段的半徑尺寸滿足波導腔體傳輸圓波導主模TE11模式：

其中，f_minTE11為最低工作頻率。

進一步地，所述多自由度扼流法蘭盤由厄流波紋槽和厄流波紋脊以同心圓的方式由內而外依次交替排布組成。

進一步地，所述錐削過渡段的半徑大于或者等于所述圓波導輸出段的半徑。

進一步地，阻抗調配環的數量大于或者等于2。

進一步地，所述圓極化器組件包括隔板圓極化器和矩圓過渡，所述隔板圓極化器固定連接于所述矩圓過渡的下方。

進一步地，所述矩圓過渡為邊長不相等的2ⁿ(n＝2,3,4,…)邊形波導結構。