一些新型天线技术综述(二)
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6、可折叠天线
天线作为无线通信系统中的关键构件,成为各国军事领域致力发展的一项重要技术。就太空领域而言,太空之间、太空与地面之间的联络离不开高增益天线。在地面上,执行远距离作战任务的班、排或单兵欲取得和指挥部的联络也离不开高增益天线。对此时的机动分队而言,重量、架设难易度便成为天线在远距离作战中的另一个重要性能指标。反射面天线属于一种高性能的高增益天线,迄今为止该类型天线已经在卫星、机载雷达、地面站、移动通信站、车载站等场合中得到了广泛的应用研究。常规的反射面天线由于多采用刚性板块构成,因而存在重量大、成本高、架设难度大等缺点,不符合未来战场上对通信设备机动灵活性的要求。因此,可折叠反射面天线就成了卫星通信和深空通信的最佳选择。
在卫星应用中,由于受航天运载工具整流罩容积的限制,卫星发射时天线必须折叠起来收藏于卫星罩内。当卫星入轨后,天线再靠自带的动力源自动展开,这就是所谓的可折叠式反射面天线
(1)固面反射面
多数固面反射面天线由中心毂和刚性板块组成。固面反射面材料多选用金属板或者碳纤维增强塑料( CTFR) 。由于板块可加工成较为理想的抛物面,因而这种反射面的最大优点是精度较高。
此类天线具有重量大、造价高、收缩比小的缺点,仅局限于尺寸较小的可展开天线,故其应用较少。
(2)充气式反射面
充气式天线的主要构件由薄膜粘结而成。在发射前由于没有充气,故可压缩成很小的体积而存放在盒内; 进入轨道后,充气并膨胀展开。通过太阳辐射使形面固化成所要求的曲面形状。这种天线的优点是收缩比较高、重量轻、加工费用低。尽管充气式天线的反射器直径可以做得很大,但是很难获得高精度的反射面,故其工作频率较低。
(3)网状反射面
网状反射面是将刚性固面反射面用金属网代替,质量较轻、收缩比大、工作频带宽,波导馈电系统可以工作在大功率,且容易实现多波束、多频段、多极化以及电扫描和电控波束宽度,适合于高分辨率的小卫星SAR 天线。
主要受以下3 个方面因素的限制:
(1)网面调整,随着口径增大和工作频段的提高,对反射器的精度要求也越来越高,而目前反射面的分析与调整技术还有待进完善。
(2)网面测量,网面的测量技术相对落后,测试的效率较低。
(3)加工工艺,以网状反射面天线为例,不锈钢镀镍和镀金钼丝这两种网在生产上仍存在很大技术难度,就造成了制造成本大幅提高。
天线作为无线通信系统中的关键构件,成为各国军事领域致力发展的一项重要技术。就太空领域而言,太空之间、太空与地面之间的联络离不开高增益天线。在地面上,执行远距离作战任务的班、排或单兵欲取得和指挥部的联络也离不开高增益天线。对此时的机动分队而言,重量、架设难易度便成为天线在远距离作战中的另一个重要性能指标。反射面天线属于一种高性能的高增益天线,迄今为止该类型天线已经在卫星、机载雷达、地面站、移动通信站、车载站等场合中得到了广泛的应用研究。常规的反射面天线由于多采用刚性板块构成,因而存在重量大、成本高、架设难度大等缺点,不符合未来战场上对通信设备机动灵活性的要求。因此,可折叠反射面天线就成了卫星通信和深空通信的最佳选择。
在卫星应用中,由于受航天运载工具整流罩容积的限制,卫星发射时天线必须折叠起来收藏于卫星罩内。当卫星入轨后,天线再靠自带的动力源自动展开,这就是所谓的可折叠式反射面天线
(1)固面反射面
多数固面反射面天线由中心毂和刚性板块组成。固面反射面材料多选用金属板或者碳纤维增强塑料( CTFR) 。由于板块可加工成较为理想的抛物面,因而这种反射面的最大优点是精度较高。
此类天线具有重量大、造价高、收缩比小的缺点,仅局限于尺寸较小的可展开天线,故其应用较少。
(2)充气式反射面
充气式天线的主要构件由薄膜粘结而成。在发射前由于没有充气,故可压缩成很小的体积而存放在盒内; 进入轨道后,充气并膨胀展开。通过太阳辐射使形面固化成所要求的曲面形状。这种天线的优点是收缩比较高、重量轻、加工费用低。尽管充气式天线的反射器直径可以做得很大,但是很难获得高精度的反射面,故其工作频率较低。
(3)网状反射面
网状反射面是将刚性固面反射面用金属网代替,质量较轻、收缩比大、工作频带宽,波导馈电系统可以工作在大功率,且容易实现多波束、多频段、多极化以及电扫描和电控波束宽度,适合于高分辨率的小卫星SAR 天线。
主要受以下3 个方面因素的限制:
(1)网面调整,随着口径增大和工作频段的提高,对反射器的精度要求也越来越高,而目前反射面的分析与调整技术还有待进完善。
(2)网面测量,网面的测量技术相对落后,测试的效率较低。
(3)加工工艺,以网状反射面天线为例,不锈钢镀镍和镀金钼丝这两种网在生产上仍存在很大技术难度,就造成了制造成本大幅提高。