星载s频段同轴式吸收负载的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种星载S频段同轴式吸收负载，其包括：负载腔体，具有高的比强度和比刚度；吸波材料体，被嵌入在负载腔体的内部；负载压环，用于对吸波材料体进行卡位；TNC插座和TNC插芯，其电性能相互匹配；以及第一和第二TNC介质支撑，位于TNC插座内，用于对TNC插芯进行定位。因此，本发明的吸收负载工作于2.0GHz～2.3GHz频段，采用吸波材料腔体嵌入式结构，通过金属探针馈电法，解决了现有技术中这种类型负载普遍采用的“带线传输+电阻片”焊接工艺中存在的隐患以及可靠性差的问题，保证了卫星研制进度，并且其结构简单可靠，易加工，成本低，同等体积、重量情况下，功率耐受能力等都优于现有技术中的负载。
【专利说明】
星载S频段同轴式吸收负载
技术领域
[0001]本发明属于导航技术领域，具体涉及一种采用吸波材料腔体嵌入式结构的同轴式的星载S频段同轴式吸收负载。
【背景技术】
[0002]吸收负载大量应用于卫星合成分路器、双工器、微波发射机、应答机等设备上，主要实现设备自身多余功率能量吸收及电性能匹配，将微波能量转化为热能，是卫星单机设备的重要组成部分。
[0003]应了解，吸收负载用于星载设备，需具有适应苛刻的空间力学、温度和辐照环境的能力，具备长寿命和高可靠性，且重量和体积必须在星载设备的承载范围之内。在功能上，要求能够实现S频段信号功率吸收，在性能上，要求具有小型化、宽频带、低回波损耗、高功率耐受能力、耐低气压放电能力等。
[0004]然而，目前常用的S频段同轴式吸收负载主要采用“带线传输+电阻片”设计，所用插头探针需要通过一段金属片与内部传输线进行焊接，该工艺隐患较大:一是焊接后的结构可靠性较差；二是焊接温度在200°C?300°C，容易破坏负载内部的绝缘体。另外，国内厂家对该类型负载报价昂贵，I只负载研制周期约I年，报价约100W，成本及时间进度也无法满足卫星要求。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中存在的星载S频段同轴式吸收负载需求时间紧、进度急的问题，达到高可靠、低成本的设计目标，本发明提供了了一种星载S频段同轴式吸收负载，该负载可耐受真空20W功率。
[0006]本发明采用吸波材料腔体嵌入式结构，通过金属探针进行馈电，结构简单，通过选用合适的吸波材料及馈电参数满足的实际要求，能够在保证整体性能的前提下达到高可靠、低成本的目的。
[0007]本发明的星载S频段同轴式吸收负载包括:负载腔体，具有高的比强度和比刚度；吸波材料体，被嵌入在负载腔体的内部；负载压环，用于对吸波材料体进行卡位；TNC插座和TNC插芯,其电性能相互匹配；以及第一和第二T-N型射频连接器(T-N Type Connector,以下简称为TNC)介质支撑，位于TNC插座内，用于对TNC插芯进行定位。
[0008]优选地，吸波材料体为圆柱形结构，从而增大了与负载腔体的接触面积。吸波材料体的侧壁与负载腔体的内壁之间留有预定间隙，从而确保吸波材料体由于热胀冷缩而产生的应力释放。预定间隙内填充的是具有热传导性能的导热硅脂，以及负载腔体的侧壁具有用于导热硅脂溢出的导通孔，从而避免负载压环与吸波材料体之间有多余物。
[0009]在本发明中，TNC插芯被插入到吸波材料体的内部以进行金属探针式的馈电，其中，TNC插芯的尺寸参数和插入深度被调节以实现与TNC插座的电性能匹配。
[0010]负载腔体与TNC插座的结构连接处采用的是螺接方式，其中，螺纹状的结构连接处采用点胶防松的方式，从而确保连接可靠性。
[0011]额外地，本发明的星载S频段同轴式吸收负载还可以包括:四个安装耳片，位于负载腔体的底板上，从而有效满足安装精度要求。
[0012]具体地，负载压环用于实现吸波材料体的有效嵌入以及第一和第二 TNC介质支撑的定位，从而保证结构可靠性。第一和第二 TNC介质支撑还用于TNC插座内部的电性能匹配，并且具有:放气孔，用于在低气压环境下快速放气，从而改善低气压功率容量。吸收负载除了 TNC插座及其安装面外，均喷涂有热控材料漆。
[0013]因此，本发明的吸收负载工作于2.0GHz?2.3GHz频段，采用吸波材料腔体嵌入式结构，通过金属探针馈电法，解决了现有技术中这种类型负载普遍采用的“带线传输+电阻片”焊接工艺中存在的隐患以及可靠性差的问题，保证了卫星研制进度，并且其结构简单可靠，易加工，成本低，同等体积、重量情况下，功率耐受能力等都优于现有技术中的负载。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的S频段同轴式吸收负载的外观示意图；
[0015]图2为本发明的S频段同轴式吸收负载的组成示意图；
[0016]图3为本发明的S频段同轴式吸收负载的外形包络示意图；以及
[0017]图4为本发明的S频段同轴式吸收负载的安装脚印示意图。
【具体实施方式】
[0018]应了解，本发明的星载S频段同轴式吸收负载包括吸波材料、负载腔体、TNC插座、TNC插芯、第一 TNC介质支撑、第二 TNC介质支撑、负载压环。
[0019]根据所需负载的功率耐受能力，同时兼顾负载小型化的要求，确定所选吸波材料种类及大小。吸波材料嵌入负载腔体内部，选用圆柱状结构形式，一定程度上增大了与负载腔体接触面积，且具有与负载腔体内壁接触效果好、易加工成型的特点，吸波材料侧壁与负载腔体内壁间留有一定间隙，目的是保证吸波材料由于热胀冷缩造成的应力释放，间隙内填充导热硅脂，可有效满足吸波材料与负载腔体的良好热传导。
[0020]进一步地,馈电方式选用金属探针式馈电，TNC插芯插入吸波材料内部,通过调节TNC插芯的尺寸参数及TNC插芯的插入深度，实现电性能匹配。
[0021]负载腔体主体材料为铝合金，该材料具有较高的比强度和比刚度；在负载腔体的底板上设计有四个安装耳片，可有效满足安装精度要求，负载腔体安装面尽量大，平面度保证小于0.1mm/lOOmmX 100mm,可有效满足负载良好的热传导要求。负载腔体与TNC插座结构连接处全部采用螺接方式，螺纹连接处点胶防松，保证连接的可靠性。
[0022]第一 TNC介质支撑、第二 TNC介质支撑用来定位TNC插芯,实现插座内部电性能匹配，在介质支撑上设计有放气孔，实现负载内部的放气功能。此外，通过负载压环来实现吸波材料的有效嵌入以及介质支撑的定位，保证吸收负载结构的可靠性。
[0023]下面结合附图1-4及【具体实施方式】来对本发明进行详细说明。具体地，图1为S频段同轴式吸收负载的外观示意图，图2为吸收负载的组成示意图，图3为吸收负载的外形包络示意图，图4为吸收负载的安装脚印示意图。
[0024]如图2所示，吸收负载结构简图包括吸波材料、负载腔体、TNC插座、TNC插芯、TNC介质支撑1、TNC介质支撑2和负载压环。吸波材料的选取需保证具有较大的功率容量，满足真空环境下输入20W功率全被吸收，同时要兼顾小型轻量化要求。负载腔体采用铝合金机加而成，在负载腔体的底板上设计有四个安装耳片，可有效满足安装精度要求，负载腔体安装面尽量大，平面度优于0.lmm/100_X100mm，可有效满足负载良好的热传导要求。
[0025]吸波材料嵌入负载腔体内部，通过负载压环进行卡位。考虑到吸波材料吸收功率后温度升高，吸波材料与负载腔体材料线胀系数不同易导致吸波材料与负载腔体体积变化不一致，在吸波材料侧壁与负载腔体内壁间设计有一定的间隙，以适应此过程中产生的热胀冷缩现象。同时，为保证热量快速通过负载腔体散出，在吸波材料侧壁与负载腔体内壁间填充导热硅脂，保证吸波材料与负载腔体的良好热传导。此外，在负载腔体侧壁设计有导通孔，保证导热硅脂能够顺利溢出，避免负载压环与吸波材料间空气腔内部产生多余物。
[0026]馈电方式选用金属探针式馈电，这种馈电方式简单可靠,TNC插芯插入吸波材料内部，通过调节插芯尺寸参数及插芯深入吸波材料的深度来调节电性能。TNC介质支撑1、TNC介质支撑2位于TNC插座内部，用来定位TNC插芯及插座内部电性能匹配。
[0027]TNC介质支撑1、TNC介质支撑2上设计有放气孔，便于产品经历低气压环境能快速的放气，改善低气压功率容量。负载腔体与TNC插座结构连接处全部采用螺接方式，螺纹连接处点胶防松，保证连接的可靠性。吸收负载除TNC插座及安装面外，其余部分喷涂热控黑漆。
[0028]另外，本发明的星载S频段同轴式吸收负载已通过以下地面试验(含真空条件下)，以验证本发明具有的各项性能:
[0029]I)通过了星载组件鉴定级力学环境试验(包括:正弦振动、随机振动、冲击试验)，本发明的吸收负载能够承受上述试验载荷的考核，结构无异常变化；
[0030]2)通过了星载组件鉴定级热试验考核(试验温度范围为-35°C?70°C )，试验前后产品外观及性能均无明显变化，产品性能稳定；
[0031]3)通过了星载组件鉴定级1W低气压、20W真空功率耐受试验考核(真空功率耐受试验起始温度为50°C )，试验前后产品外观及性能均无明显变化，产品性能稳定；以及
[0032]4)完成了吸收负载的相关电性能测试，并且在力学试验、热试验、真空功率耐受、低气压放电试验前后，吸收负载各项性能稳定，从而满足了各项指标要求。
[0033]因此，本发明的S频段20W的吸收负载具有以下的优点:
[0034]——采用吸波材料腔体嵌入式结构，结构简单，可靠性高；
[0035]—体积小、重量轻，重量约30g，可以耐受20W功率，而现有技术中的吸收负载在同等重量和体积的情况下仅耐受6W功率；
[0036]—设计简单，较易加工，成本较低，而现有负载研制周期较长，成本昂贵。
[0037]另外，本发明的吸收负载的工作方式为:在卫星入轨及在轨阶段工作，实现单路信号功率吸收。
[0038]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种星载S频段同轴式吸收负载，采用吸波材料腔体嵌入式结构获得同轴式吸收负载，其特征在于，包括: 负载腔体，具有高的比强度和比刚度； 吸波材料体，被嵌入在所述负载腔体的内部； 负载压环，用于对所述吸波材料体进行卡位； T-N型射频连接器插座和T-N型射频连接器插芯，其电性能相互匹配；以及 第一和第二 T-N型射频连接器介质支撑，位于所述T-N型射频连接器插座内，用于对所述T-N型射频连接器插芯进行定位。2.根据权利要求1所述的星载S频段同轴式吸收负载，其特征在于，所述吸波材料体为圆柱形结构，从而增大了与所述负载腔体的接触面积。3.根据权利要求2所述的星载S频段同轴式吸收负载，其特征在于，所述吸波材料体的侧壁与所述负载腔体的内壁之间留有预定间隙，从而确保所述吸波材料体由于热胀冷缩而产生的应力释放。4.根据权利要求3所述的星载S频段同轴式吸收负载，其特征在于， 所述预定间隙内填充的是具有热传导性能的导热硅脂，以及 所述负载腔体的侧壁具有用于所述导热硅脂溢出的导通孔，从而避免所述负载压环与所述吸波材料体之间有多余物。5.根据权利要求1所述的星载S频段同轴式吸收负载，其特征在于，所述T-N型射频连接器插芯被插入到所述吸波材料体的内部以进行金属探针式的馈电， 其中，所述T-N型射频连接器插芯的尺寸参数和插入深度被调节以实现与所述T-N型射频连接器插座的电性能匹配。6.根据权利要求1所述的星载S频段同轴式吸收负载，其特征在于，所述负载腔体与所述T-N型射频连接器插座的结构连接处采用的是螺接方式， 其中，所述螺纹状的结构连接处采用点胶防松的方式，从而确保连接可靠性。7.根据权利要求1所述的星载S频段同轴式吸收负载，其特征在于，还包括: 四个安装耳片，位于所述负载腔体的底板上，从而有效满足安装精度要求。8.根据权利要求1所述的星载S频段同轴式吸收负载，其特征在于，所述负载压环用于实现所述吸波材料体的有效嵌入以及所述第一和第二 T-N型射频连接器介质支撑的定位，从而保证结构可靠性。9.根据权利要求1所述的星载S频段同轴式吸收负载，其特征在于，所述第一和第二T-N型射频连接器介质支撑还用于所述T-N型射频连接器插座内部的电性能匹配，并且具有: 放气孔，用于在低气压环境下快速放气，从而改善低气压功率容量。10.根据权利要求1所述的星载S频段同轴式吸收负载，其特征在于，所述吸收负载除了 T-N型射频连接器插座及其安装面外，均喷涂有热控材料漆。
【文档编号】H01P1/26GK105896009SQ201410541709
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年10月14日
【发明人】王晓天, 李鸿斌, 赵香妮, 董楠, 高晓艳, 韩运忠, 王勤科
【申请人】北京空间飞行器总体设计部