[发明专利]螺旋线天线结构及基于该结构的高增益天线及其安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺旋线天线结构及基于该结构的高增益天线及其安装方法，特别是涉及一种适用于微小星载ADS-B高增益天线的螺旋线天线结构及基于该结构的高增益天线及其安装方法。

背景技术

美国ADS-B公司于2010年发射了“全球星（Globalstar）”卫星，上面搭载的ALAS（ADS_B Link Augmention System）系统，用于接收ADS-B 1090ES和UAT数据链的目标信息，为大洋上空的飞行器提供空管监视，从而代替ADS-C服务。通过在卫星上使用ADS-B接收机实现空管监视，解决海洋、山区等地区无法安装二次监视雷达和ADS-B地面站的问题。

ADS-B天线以轴向螺旋天线的形式加装在BUAA-SAT低轨微小卫星平台，用于接收、处理空域内的飞机或者机场场面的飞机、车辆信息，以便于用户监视范围空域内的实时交通态势，获得准确有效的空域情报。

星载天线近年来发展态势迅猛，形式多种多样，以微带天线、反射面天线、轴向螺旋天线形式居多。由于星载ADS-B天线须有14dB以上的高增益，且加装平台为微小卫星的火箭对接环内，内部空间最大尺寸为Φ200mm×H50mm，行业领域内暂无此应用方案。

微带天线、反射面天线可实现高增益，但由于天线外形尺寸过大，难以在平台要求的空间尺寸内安装。又因其天线形式的特殊性，也难于以收拢安装、在轨展开工作的方案实现其应用。

轴向螺旋天线在不改变螺旋面所在平面的尺寸的前提下，通过增加轴向尺寸（改变匝数和螺距）实现其高增益，但由于该天线的特殊形式和原理，对于10dB以上的增益，轴向尺寸的增加对增益的贡献已经不大。为实现ADS-B天线14dB的增益，螺旋线匝数会达到15匝以上，该天线就算采取轴向压缩安装的方式，也装不进Φ200mm×H50mm的空间。对于阻抗匹配装置，如采取业内常用的匹配变换电路，也会更多占用安装平面尺寸，增加轴向尺寸，且会与压缩安装产生空间干涉。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够省去天线匹配装置的螺旋线天线结构，及基于该天线结构的微小星载ADS-B高增益天线及其安装方法，实现ADS-B高增益天线在微小卫星有限空间内的应用。

本发明采用的技术方案如下：一种螺旋线天线结构，其特征在于：天线本体最底部一匝天线的最底部1/4匝螺旋线螺距突变，新螺距为原螺距的0.08到0.12倍。

作为优选，所述新螺距为原螺距的0.1倍。

一种微小星载ADS-B高增益天线，其特征在于：包括天线本体、匹配装置和压缩展开机构；所述天线本体为轴向螺旋天线；所述匹配装置为天线本体最底部1匝天线的底部1/4匝螺旋线；所述1/4匝螺旋线为变螺距螺旋线，螺距为原螺距的0.08到0.12倍。

作为优选，所述天线本体螺距为0.185λ，其中λ为天线本体接收信号的信号波长。

作为优选，所述1/4匝螺旋线螺距为原螺距的0.1倍。

作为优选，所述天线本体为Ti_Ni单程记忆合金。

一种基于上述ADS-B高增益天线的天线安装方法，具体方法为：天线本体与馈线端口焊接在一起，并固定在底板上；通过内部弹簧支架、压板和固定架的配合，把天线本体按照设计尺寸，以轴向垂直于底板的方式固定于底板上，穿过拉绳孔的绳子收于天线底板之下，处于受力自然释放状态，释放长度等于整个天线的轴长；固定板与固定架配合，通过固定板把天线本体压缩在固定架上，用特种绳穿过固定孔紧固，使整个天线压缩尺寸小于安装空间尺寸，安装于微小卫星火箭的对接环内；天线在轨后，通过平台熔断装置，使天线紧固绳熔断通过固定孔的特种绳，天线本体自然释放；通过拉绳孔的拉绳使天线本体状态逐渐稳定，恢复其工作状态的尺寸。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：省去了传统的匹配变换电路，不增加安装平面尺寸，不增加轴向尺寸,完成了天线本体和馈线的匹配；实现了ADS-B高增益天线在微小卫星有限安装空间内的应用。

附图说明

图1为本发明微小星载高增益天线其中一实施例中螺距为0.185λ的实验数据表格图。

图2为图1的仿真效果数据图。

图3为螺距为0.222λ的实验数据表格图。

图4为图3的仿真效果数据图。

图5为螺距为0.255λ的实验数据表格图。

图6为图5的仿真效果数据图。

图7为螺距为0.28λ的实验数据表格图。

图8为图7的仿真效果数据图。