一种适用立方星的微带X波段数传天线的制作方法

一种适用立方星的微带x波段数传天线
技术领域
1.本实用新型属于卫星天线领域，尤其是涉及一种适用立方星的微带x波段数传天线。


背景技术：

2.星载x波段数传天线作为星载x波段数传发射机的无线信号输出端，其稳定性和可靠性决定着数传发射系统功能、性能。星载x波段数传发射机装载于低轨道(leo)卫星上，利用星载x波段数传发射机与地面站建立数据传输通信链路，可以实现低轨卫星固存中存储的载荷数据下传到地面。为适应载荷低功耗、轻量化的发展趋势，目前市场上适用于星载x波段数传天线，重量大、体积大，无法在立方星上使用。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种适用立方星的微带x波段数传天线，以解决现有技术重量大、体积大，无法在立方星上使用的问题。
4.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种适用立方星的微带x波段数传天线，包括天线微波板、反射底板和连接器，反射底板的上端设置天线微波板，反射底板的下端设置连接器，反射底板的外围固定安装至外置固定位置，反射底板中部设有线孔，天线微波板包括由上至下依次设置的天线层、第一参考地层、第二参考地层和馈电网络层，天线层包括若干辐射体，若干辐射体均相互平行设置，每个辐射体均位于第一参考地层的一端，每个辐射体均设有金属化过孔，连接器的一端穿过线孔并通过馈电网络层信号分配后分别固定连接至每个金属化过孔内。
6.进一步的，所述天线微波板的基材材质是rogers-5880。
7.进一步的，所述辐射体的材质是铜皮。
8.进一步的，所述辐射体外表面镀金，镀金厚度0.13um-0.45um。
9.进一步的，所述反射底板的才做是铝合金或镁合金的任意一种。
10.进一步的，所述连接器是x01g的ssma射频连接器。
11.相对于现有技术，本实用新型所述的一种适用立方星的微带x波段数传天线具有以下有益效果：反射底板采用铝合金或镁合金，数传天线微波板采用rogers-5880的板材，介电常数稳定性好，使得天线可以承受较大温差范围和在空间环境下可靠稳定工作，可承受
±
90℃以上温差；采用多层微带叠层天线进行设计，星载x波段数传天线实现了低重量、小尺寸，重量及尺寸见下表，为卫星节约了宝贵的重量资源，满足立方星对重量和体积的苛刻要求。
附图说明
12.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在
附图中：
13.图1为本实用新型实施例所述的一种适用立方星的微带x波段数传天线的结构示意图；
14.图2为本实用新型实施例所述的一种适用立方星的微带x波段数传天线的爆炸结构示意图；
15.图3为本实用新型实施例所述的天线微波板的正视图；
16.图4为本实用新型实施例所述的一种适用立方星的微带x波段数传天线的仿真模型结构示意图；
17.图5为本实用新型实施例所述的一种适用立方星的微带x波段数传天线的x波段发射频点增益方向图；
18.图6为本实用新型实施例所述的连接器输出端口的驻波比；
19.图7为本实用新型实施例所述的一种适用立方星的微带x波段数传天线的x波段发射频点轴比方向图；
20.图8为本实用新型实施例所述的连接器端口的驻波比实测值；
21.图9为本实用新型实施例所述的一种适用立方星的微带x波段数传天线的x波段发射频点增益方向图实测图；
22.图10为本实用新型实施例所述的一种适用立方星的微带x波段数传天线的x波段数传天线频点轴比实测图。
23.附图标记说明：
24.1-圆头螺钉；2-天线微波板；3-反射底板；4-连接器；5-辐射体；6-金属化过孔；7-第一参考地层。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
29.如图1-3所示，一种适用立方星的微带x波段数传天线，包括天线微波板2、反射底板3和连接器4，其中φ2.0mm圆头螺钉1，数量为12个，用于将天线微波板2固定连接至反射底板3的一端，反射底板3的外围固定安装至外置固定位置；
30.数传天线微波板2的基材为rogers-5880，采用4层结构，由上至下依次设置的天线层、第一参考地层7、第二参考地层和馈电网络层，天线层由4x4辐射阵元组成,共16个辐射阵元,单个阵元辐射体5由11.3x11.3mm铜皮,通过对角分别切掉边长2.4mm(直角边)等腰三角形实现,辐射体5表面镀金,镀金厚度0.13～0.45um；
31.反射底板3的材质是2a12铝合金或mb15镁合金，作为固定遥测天线微波板2的金属结构。
32.连接器4是编号x01g的ssma射频连接器4(含4个固定螺钉)，x波段射频输入接口，型号为ssma-kfd1，连接器4射频输入频率为8240
±
40mhz，该天线采用右旋圆极化；
33.反射底板3中部设有线孔，每个辐射体5均设有金属化过孔6，连接器4的一端穿过线孔后信号连接至馈电网络层，馈电网络层包括5级一分二的wilkinson功分器，首先通过一级一分二的wilkinson功分器将x01g输入x波段射频信号一分为二,得到两路信号；然后两路信号再分别级联两个一分二的wilkinson功分器从而实现一分四的功率分配。一分四后再级联四个一分二的wilkinson功分器从而实现一分八的功率分配.一分八后再级联八个一分二的wilkinson功分器从而实现一分十六的功率分配；最终的16路输出通过金属化过孔6与对应的天线辐射阵元连接。
34.一种适用立方星的微带x波段数传天线尺寸及重量见下表：
[0035][0036]
如图4所示，为一种适用立方星的微带x波段数传天线的仿真模型结构示意图，按照图4所示模型进行仿真，采用hfss仿真软件进行建模仿真，图5～图7为仿真结果；
[0037]
图5为x波段发射频点增益方向图，由图可以看出天线轴向m1(0
°
)增益为16.5254dbi，m2(-16
°
)增益为11.2478，m3(12
°
)增益为13.9363db，法向增益≥15dbi，满足设计要求；
[0038]
图6为x01g输出端口的驻波比，由图可以看出频点8.1ghz～8.3ghz小于1.2，满足小于1.5设计要求；
[0039]
图7为x波段发射频点轴比方向图，由图可以看出天线轴比m1(0
°
)为1.9637，m2(8
°
)为2.1457，m3(-8
°
)为2.2075，满足设计要求；
[0040]
图8～图10为数传天线加工完成后，在暗室实测的驻波、增益和轴比。
[0041]
图8为x01g端口的驻波比实测值，由图可以看出频点8.1ghz～8.3ghz最差点为1.23，略微大于仿真值，但仍然满足小于1.5设计要求；
[0042]
图9为x波段发射频点增益方向图实测图，由图可以看出天线轴向m1(0
°
)增益为16.43dbi，满足法向增益≥15dbi设计要求；
[0043]
图10为x波段数传天线频点轴比实测图，由图可以看出天线轴比在
±8°
以内均小于2，满足设计要求。
[0044]
一种适用立方星的微带x波段数传天线，反射底板3采用2a12铝合金(或mb15镁合金)，数传天线微波板2采用rogers-5880的板材，介电常数稳定性好，使得天线可以承受较大温差范围和在空间环境下可靠稳定工作，可承受
±
90℃以上温差；设计时兼容尺寸与频点，保证可满足射频输出频率l：8240
±
40mhz，由卫星高速运动带来的多普勒频偏在
±
300khz以内，设计时各个频点均可满足
±
300khz多普勒，且增益也满足要求；采用成熟的多层微带叠层天线进行设计，星载x波段数传天线实现了低重量、小尺寸，重量及尺寸见下表，为卫星节约了宝贵的重量资源，满足立方星对重量和体积的苛刻要求；法向增益优于15dbi，轴比＜3(
±8°
)，驻波＜1.5(8240
±
40mhz)。
[0045]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。