[发明专利]X波段星载相控阵天线

说明书

本发明涉及X波段星载相控阵天线，包括天线罩、安装板及多个相同的天线单元，多个天线单元的中心呈等边三角形栅格方式分布在安装板上，天线罩覆盖在多个相同天线单元之上，并与安装板固定；每个天线单元均为多层微带天线，包括辐射贴片、天线单元外壳、SMA同轴连接器、接地板、底层介质板、上层介质板和寄生贴片；SMA同轴连接器的内芯依次穿过安装板、接地板、底层介质板与辐射贴片相连接，SMA同轴连接器的外皮与安装板固定连接，安装板与接地板相连接，辐射贴片置于底层介质板的中心上；所述寄生贴片置于上层介质板的上表面中心，底层介质板与上层介质板之间是空气介质，底层介质板、接地板及上层介质板的四周均与天线单元外壳固定。

技术领域

本发明属于微波天线技术领域，具体涉及一种星载数传设备用的X波段星载相控阵天线，主要应用方向为在轨卫星星地间高速数据传输。

背景技术

20世纪60年代以来，卫星通信迅速发展，在军事和民用中得到了十分广泛的应用。随着卫星业务不断拓展，数量也不断增加，数据传输码率也在迅速提高。要保证信息的可靠传输，有两种可能的技术途径：一是加大发射功率；二是提高天线增益。

目前国际上通用的数传天线主要是安装于卫星对地面的“地球匹配波束”赋形反射面天线，其口径不低于600mm，如ERSR1、RADARSAT1/2等。该赋形反射面天线主要存在以下不足：赋形反射面天线外形尺寸较大，不易于实现小型化、集成化设计；赋形反射面天线波束是宽角覆盖的固定赋形波束，对军事卫星数据传输的安全性带来一定隐患；赋形反射面天线波束是宽角覆盖的，天线增益不高，对实现远距离数据传输有一定影响；赋形反射面天线剖面高，在尺寸受限的条件下无法使用，比如微小卫星平台。

目前应用较多一种星载相控阵天线为圆极化波导天线，该天线实现±40°波束扫描特性，天线波束也是点波束天线，但是圆极化波导天线有其必然的缺陷，尺寸大、剖面高，在尺寸受限的条件下无法使用，比如微小卫星平台；并且圆极化波导天线，多采用铜或铝材质生产，重量重，对于载荷重量要求高的微小卫星平台是一个限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明需要解决的技术问题是：提供一种X波段星载相控阵天线。该天线的高增益点波束的指向是可移动的，能满足微小卫星平台上载荷、尺寸条件的限制，确保了地面站对卫星的及早捕获以及卫星与地面站之间数据传输的连续性和最大延续时间；具有更大的扫描范围，能完成卫星侧摆任务点波束天线。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种X波段星载相控阵天线，包括天线罩、安装板及多个相同的天线单元，其特征在于：多个天线单元的中心呈等边三角形栅格方式分布在安装板上，天线罩覆盖在多个相同天线单元之上，并与安装板固定；每个天线单元均为多层微带天线，包括辐射贴片、天线单元外壳、SMA同轴连接器、接地板、底层介质板、上层介质板和寄生贴片；SMA同轴连接器的内芯依次穿过安装板、接地板、底层介质板与辐射贴片相连接，SMA同轴连接器的外皮与安装板固定连接，安装板与接地板相连接，辐射贴片置于底层介质板的中心上；所述寄生贴片置于上层介质板的上表面中心，底层介质板与上层介质板之间是空气介质，底层介质板、接地板及上层介质板的四周均与天线单元外壳固定，所述天线单元外壳为上端开口的空心结构；所述辐射贴片与寄生贴片同轴安装，且两者的一对对角位置均设有切角，辐射贴片和寄生贴片之间存在互耦；每个天线单元的SMA同轴连接器分别连接一个射频通道的有源部分。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明X波段星载相控阵天线通过移相器实现波束的点扫描具有零扰动的特点，能实现较宽波束范围内波束扫描。利用点波束天线步进能够节省功率，而且较地球匹配波束天线更容易控制，可以增强卫星，尤其是军用卫星数据传输的安全性，这在军事上有较大的利用价值。X波段星载相控阵天线将通信信号集中在一个很窄波束内，将其射向通信目标，由于波束比较窄，敌人除非刚好位于波束内，否则不可能接收到通信信号，也就自然解决了保密和抗干扰的问题，可以保障军事卫星数据传输的安全性。