[发明专利]一种以太阳能电池板单元为基础的反射阵列天线

说明书

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种以太阳能电池板单元为基础的反射阵列天线，包括馈源喇叭天线、反射面和金属地表面，所述馈源喇叭天线的下方布置有反射面，所述反射面的下方布置有金属地表面；所述馈源喇叭天线由前端矩形波导和终端逐渐开口波导组成，电磁波由前端矩形波导传输至终端逐渐开口波导后得到辐射球面波特性；所述反射面由14*14排布的156个太阳能电池板单元构成；所述金属地表面设置在反射面下面H＝3毫米的位置处；其有益效果为：太阳能电池板提供了巨大的平面，馈源喇叭天线可以用作辐射孔径，将太阳能电池板与馈源喇叭天线进行一体化设计实现卫星通信系统的集成，在卫星多功能、小型化、低成本、低质量方面具有巨大的优势。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种以太阳能电池板单元为基础的反射阵列天线。

背景技术

近年来，太阳能电池技术发展迅速，使太阳能在通信系统中的应用越来越广泛，正在逐步取代蓄电池成为系统供电的替代方案。小型化、集成化的趋势也带动了微波天线与太阳能电池相结合的科学研究，以创建多功能紧凑型通信系统，其在产生电能输出的同时发射和接收电磁信号。

自20世纪90年代以来，太阳能天线的概念得到了发展。科学研究者们主要专注于设计低或中增益天线，如微带贴片、偶极子和槽天线，在太阳能电池上或者之间将太阳能电池板等效为地板结构。随着移动通信技术迅速发展，卫星通信业务已经深深融入我们的生活，要求卫星天线提供优良的辐射特性，如高增益、宽带和广角电子束扫描，以提高覆盖范围和数据速率。同时还要求具有外形低、重量轻、结构简单、成本低等优点，提升卫星的载荷能力，并扩展其在轨任务。独立设计的太阳能电池和天线系统将会相互争夺着卫星上极其有限的空间资源。如果将太阳能电池与天线进行集成一体化，那么采用集成结构的卫星将在表面覆盖范围、体积、质量、成本以及电性能方面具有广泛的优势。为了适应高速数据传输速率的需要，近年来小卫星的发展对高增益天线提出了更高的要求。反射阵列天线具有很高的增益，在过去的几十年里受到了相当多的关注，它结合了抛物型反射器和相控阵的优点，使反射器适用于各种先进的应用。由于小卫星的有效载荷空间和质量有限，天线与太阳能电池板的集成是理想的。太阳能电池板提供了巨大的平面，反射阵天线可以用作辐射孔径，将太阳能电池板与反射阵列天线进行一体化设计实现卫星通信系统的集成，在卫星多功能、小型化、低成本、低质量方面具有巨大的优势，在未来的卫星天线领域是一个必然的趋势。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种以太阳能电池板单元为基础的反射阵列天线。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种以太阳能电池板单元为基础的反射阵列天线，其特征在于：包括馈源喇叭天线1、反射面2和金属地表面3，所述馈源喇叭天线1的下方布置有反射面2，所述反射面2的下方布置有金属地表面3。

所述馈源喇叭天线1由前端矩形波导101和终端逐渐开口波导102组成，电磁波由前端矩形波导101传输至终端逐渐开口波导102后得到辐射球面波特性。

所述反射面2由14*14排布的156个太阳能电池板单元构成。

所述金属地表面3设置在反射面2下面H＝3毫米的位置处。

所述馈源喇叭天线1的末端与反射面2的距离为F＝728毫米。

所述馈源喇叭天线1的工作中心频率为2.4千兆赫兹。

所述馈源喇叭天线1采用氯化聚乙烯(pec)材料。

所述前端矩形波导101的长度a＝95.3毫米，宽度b＝42.3毫米，高度为l＝20毫米；所述终端逐渐开口波导102的长度为a₁＝190.5毫米，宽度为b₁＝148.2毫米，过渡段高度为h＝317.2毫米，以达到良好的阻抗匹配。