一种适用小卫星的掩星阵列天线的制作方法

1.本实用新型属于天线领域，尤其是涉及一种适用小卫星的掩星阵列天线。


背景技术：

2.gnss掩星天线作为星载gnss掩星接收系统的无线信号输入端，其增益、稳定性和可靠性决定着整个接收系统功能、性能。星载gnss掩星接收系统装载于低、中、高轨小卫星上，利用高增益星载gnss掩星天线接收电离层、大气层掩星信号，可以获取全球有关区域大气弯曲角、折射率、密度、气压、温度和湿度的垂直分布信息。获取全球有关区域电离层电子密度垂直分布信息、闪烁指数和f2层峰值电子密度，掌握电离层电子密度三维分布信息。为适应载荷低功耗、轻量化、高可靠的发展趋势，目前市场上适用于星载gnss掩星天线，存在重量大、体积大，无法在小卫星上使用的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种适用小卫星的掩星阵列天线，以针对卫星轻量化、高可靠的发展趋势，克服现有天线体积、重量、以及增益不适用于中、高轨小卫星的现状，提出了一种适用于复杂空间环境下小卫星的gnss掩星天线。
4.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种适用小卫星的掩星阵列天线，包括至少一个高频信号接收天线微波板、至少一个低频信号接收天线微波板、掩星天线反射腔体和多阵元网络合成板，所述掩星天线反射腔体中设有多个容纳所述高频信号接收天线微波板、所述低频信号接收天线微波板和所述多阵元网络合成板的容纳空腔，多个所述容纳空腔结构相同且互相平行设置，所述高频信号接收天线微波板设置在所述容纳空腔的内部，所述低频信号接收天线微波板设置在所述高频信号接收天线微波板的下方，所述多阵元网络合成板设置在所述低频信号接收天线微波板的下方，且高频信号接收天线微波板、低频信号接收天线微波板均连接至多阵元网络合成板；
6.所述高频信号接收天线微波板、所述低频信号接收天线微波板、所述容纳空腔三者为一一对应关系。
7.进一步的，还包括若干一号圆头螺钉，所述一号圆头螺钉用于将所述高频信号接收天线微波板固定至掩星天线反射腔体。
8.进一步的，还包括高频信号固定转接件，所述高频信号固定转接件顶部安装至所述高频信号接收天线微波板，所述高频信号固定转接件底部穿过低频信号接收天线微波板安装至容纳空腔内部。
9.进一步的，还包括若干二号圆头螺钉，所述二号圆头螺钉用于将低频信号接收天线微波板固定至掩星天线反射腔体。
10.进一步的，还包括若干一号平头螺钉，所述一号平头螺钉用于将多阵元网络合成板固定至掩星天线反射腔体。
11.进一步的，还包括天线下盖板，所述天线下盖板安装至掩星天线反射腔体底部。
12.进一步的，还包括若干二号平头螺钉，所述二号平头螺钉用于将天线下盖板固定至掩星天线反射腔体。
13.进一步的，还包括若干三号圆头螺钉，所述三号圆头螺钉用于将sma-kfd射频输出口固定至掩星天线反射腔体。
14.进一步的，还包括sma-kfd射频输出口，所述掩星天线反射腔体一侧开设有射频输出口安装孔，射频输出口安装孔用于安装sma-kfd射频输出口，所述掩星天线反射腔体周边均匀开设若干天线安装孔，所述掩星天线反射腔体通过天线安装孔将定位天线安装至卫星结构侧壁。
15.进一步的，所述掩星天线反射腔体、所述高频信号固定转接件和所述天线下盖板的材质均为镁铝合金，所述高频信号接收天线微波板、所述低频信号接收天线微波板和所述多阵元网络合成板的材质均为taconic板材。
16.相对于现有技术，本实用新型所述的一种适用小卫星的掩星阵列天线具有以下优势：
17.(1)本实用新型所述的一种适用小卫星的掩星阵列天线，掩星天线反射腔体、高频信号固定转接件和天线下盖板采用mb15镁铝合金，高频信号接收天线微波板、低频信号接收天线微波板和多阵元网络合成板都是采用taconic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
±
110
°
温差，保证天线性能的同时减轻了其重量。
18.(2)本实用新型所述的一种适用小卫星的掩星阵列天线，可保证其长寿命、相位中心稳定及高增益的情况下实现小体积、轻量化、易加工，满足轻量化、高可靠、高增益的gnss掩星天线。
附图说明
19.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：
20.图1为本实用新型实施例所述的gnss掩星天线俯视示意图；
21.图2为本实用新型实施例所述的gnss掩星天线侧视示意图；
22.图3为本实用新型实施例所述的gnss掩星天线仰视示意图；
23.图4为本实用新型实施例所述的gnss掩星天线爆炸示意图；
24.图5为本实用新型实施例所述的gnss掩星天线尺寸示意图；
25.图6为本实用新型实施例所述的b1l1频段仿真s11示意图；
26.图7为本实用新型实施例所述的b1l1频段仿真增益方向示意图；
27.图8为本实用新型实施例所述的b2l2频段仿真s11示意图；
28.图9为本实用新型实施例所述的b2l2频段仿真增益方向示意图。
29.附图标记说明：
30.1、一号圆头螺钉；2、高频信号接收天线微波板；3、高频信号固定转接件；4、二号圆头螺钉；5、低频信号接收天线微波板；6、掩星天线反射腔体；7、射频输出口安装孔；8、多阵
元网络合成板；9、一号平头螺钉；10、天线下盖板；11、二号平头螺钉；12、sma-kfd射频输出口；13、三号圆头螺钉；14、天线安装孔。
具体实施方式
31.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。
32.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
33.如图1至图9所示，一种适用小卫星的掩星阵列天线，包括至少一个高频信号接收天线微波板2、至少一个低频信号接收天线微波板5、掩星天线反射腔体6和多阵元网络合成板8，所述掩星天线反射腔体6中设有多个容纳所述高频信号接收天线微波板2、所述低频信号接收天线微波板5和所述多阵元网络合成板8的容纳空腔，多个所述容纳空腔结构相同且互相平行设置，所述高频信号接收天线微波板2设置在所述容纳空腔的内部，所述低频信号接收天线微波板5设置在所述高频信号接收天线微波板2的下方，所述多阵元网络合成板8设置在所述低频信号接收天线微波板5的下方，且高频信号接收天线微波板2、低频信号接收天线微波板5均连接至多阵元网络合成板8；
34.所述高频信号接收天线微波板2、所述低频信号接收天线微波板5、所述容纳空腔三者为一一对应关系。
35.本实用新型所要解决的技术问题是针对卫星轻量化、高可靠的发展趋势，克服现有天线体积、重量、以及增益不适用于中、高轨小卫星的现状，提出了一种适用于复杂空间环境下小卫星的gnss掩星天线。保证其长寿命、相位中心稳定及高增益的情况下实现小体积、轻量化、易加工，满足轻量化、高可靠、高增益的gnss掩星天线。
36.在本实用新型一种优选地实施方式中，还包括若干一号圆头螺钉1，所述一号圆头螺钉1用于将所述高频信号接收天线微波板2固定至掩星天线反射腔体6。具体的，一号圆头螺钉1的尺寸为φ2.0mm，数量为39个：固定高频信号接收天线微波板2至掩星天线反射腔体6上。
37.在本实用新型一种优选地实施方式中，还包括高频信号固定转接件3，所述高频信号固定转接件3顶部安装至所述高频信号接收天线微波板2，所述高频信号固定转接件3底部穿过低频信号接收天线微波板4安装至容纳空腔内部。具体的，高频信号固定转接件3的材质为mb15镁铝合金，数量为3个，将高频信号接收天线微波板2与掩星天线反射腔体6固定。
38.在本实用新型一种优选地实施方式中，还包括若干二号圆头螺钉4，所述二号圆头螺钉4用于将低频信号接收天线微波板5固定至掩星天线反射腔体6，具体的，二号圆头螺钉4的尺寸为φ2.0mm，数量为16个：固定低频信号接收天线微波板5至掩星天线反射腔体6上。
39.在本实用新型一种优选地实施方式中，还包括若干一号平头螺钉9，所述一号平头螺钉9用于将多阵元网络合成板8固定至掩星天线反射腔体6，具体的，一号平头螺钉9的尺寸为φ2.0mm，数量为28个，固定多阵元网络合成板8至掩星天线反射腔体6上。
40.在本实用新型一种优选地实施方式中，还包括天线下盖板10，所述天线下盖板10安装至掩星天线反射腔体6底部，具体的，天线下盖板10：材质bm15镁铝合金，通过φ2.0平头螺钉与掩星天线反射腔体6连接。
41.在本实用新型一种优选地实施方式中，还包括若干二号平头螺钉11，所述二号平头螺钉11用于将天线下盖板10固定至掩星天线反射腔体6，具体的，二号平头螺钉11的尺寸为φ2.0mm，数量为31个，固定天线下盖板10至掩星天线反射腔体6上。
42.在本实用新型一种优选地实施方式中，还包括若干三号圆头螺钉13，所述三号圆头螺钉13用于将sma-kfd射频输出口12固定至掩星天线反射腔体6，具体的，三号圆头螺钉13的尺寸为φ2.0mm，数量为2个，固定sma-kfd射频输出口12至掩星天线反射腔体6上。
43.在本实用新型一种优选地实施方式中，还包括sma-kfd射频输出口12，所述掩星天线反射腔体6一侧开设有射频输出口安装孔7，射频输出口安装孔7用于安装sma-kfd射频输出口12，所述掩星天线反射腔体6周边均匀开设若干天线安装孔14，所述掩星天线反射腔体6通过天线安装孔14将定位天线安装至卫星结构侧壁。具体的，射频输出口安装孔7，固定sma-kfd射频输出口12于掩星天线反射腔体6上。sma-kfd射频输出口12，数量1个，固定在掩星天线反射腔体6上与多阵元网络合成板8的高频、低频多阵元合成网络相连。天线安装孔14的尺寸为φ2.5mm，数量为8个，固定天线至卫星结构侧壁上。
44.在本实用新型一种优选地实施方式中，所述掩星天线反射腔体6、所述高频信号固定转接件3和所述天线下盖板10的材质均为镁铝合金，所述高频信号接收天线微波板2、所述低频信号接收天线微波板5和所述多阵元网络合成板8的材质均为taconic板材。
45.具体的，高频信号接收天线微波板2，用于接收gps l1频点、北斗b1频点、glonass g1频点的导航定位信号，通过多阵元网络合成板8合成网络将高频导航定位信号传输至sma-kfd射频输出口12。
46.低频信号接收天线微波板5，用于接收gps l2频点、北斗b3频点、glonass g2频点的掩星信号，通过多阵元网络合成板8合成网络将低频掩星信号传输至sma-kfd射频输出口12。
47.掩星天线反射腔体6：材质bm15镁铝合金，作为固定三片高频信号接收天线微波板2和三片低频信号接收天线微波板5的金属腔体结构。
48.多阵元网络合成板8：包含北斗b1、gps l1、glonass g1多阵元高频合成馈电网络，北斗b3、gps l2、glonass g2多阵元低频合成馈电网络，并将该两个网络合成一路射频信号与sma-kfd射频输出口12相连。
49.在其他实施例中，如图5所示，gnss掩星天线尺寸图为星载gnss掩星天线结构尺寸示意图，满足小卫星的安装；
50.图6、图7为gnss掩星天线北斗b1、gps l1、glonass g1频段俯仰面和方位面仿真增益图，满足小卫星对天线增益要求；
51.图8、图9为gnss掩星天线北斗b3、gps l2、glonass g2频段俯仰面和方位面仿真增益图，满足小卫星对天线增益要求。
52.本实用新型的优势：
53.1.掩星天线反射腔体6、高频信号固定转接件3和天线下盖板10采用mb15镁铝合金，高频信号接收天线微波板2、低频信号接收天线微波板5和多阵元网络合成板8都是采用taconic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
±
110
°
温差，保证天线性能的同时减轻了其重量；
54.2.设计时兼容尺寸与各个频点的增益，保证可满足接收北斗b1、b3，gps l1、l2，
glonass g1、g2且增益满足中、高轨要求和小卫星安装要求；
55.3.采用成熟的腔体微带叠层天线进行设计，gnss掩星腔体阵列天线实现了轻量化、小尺寸、高增益，为卫星节约了宝贵的重量资源，满足低、中、高轨微小卫星对重量和体积的苛刻要求；
56.4.适用于低、中、高轨太空复杂电磁环境下的高可靠、高稳定性的星载天线。