卫星用的集成太阳能电源天线_SOLANT.pdfVIP

空间电子技术 2006年第 4 期 　　　　　　　 SPAC E EL EC TRON IC TECHNOLO GY 9 卫星用的集成太阳能电源 /天线 - SOLAN T 寇艳玲 (西北电子设备研究所 ,西安 7 10065) 　　摘 　要 　作为有效实现空间结构轻量化的一种新途径 , 美国航空航天局和欧洲空间局 都在支持研究和开发将天线和太阳能电池集成在一起的太阳能电源 /天线 。文章介绍了两 种不同类型的集成太阳能电源 /天线的结构 、性能和一些研究结果 。 主题词 　集成电源 /天线 　卫星天线 　太阳能电源 1　引　言 　　多数卫星通常采用独立分开的太阳能电池和天线 ,两种器件互相争夺着卫星上十分有限的可利用 表面 。如果将太阳能电池和星载天线兼容在一起 ,那么就可 节省或者高效率地利用卫星上这种宝贵的 “不动产 ”表面 。实 现方法就是将两种器件集成在一起 ,组成集成电源天线 。作 为有效实现空间结构轻量化的一种新途径 ,美国航空航天局 和欧洲空间局等已开展了这方面的研究和实验 。由美国航空 ( ) 航天局支持 ,喷气推进实验室 JPL 研究了航天器用的一种集 成太阳能阵列的反射阵天线[ 1 ] ,为 2 1世纪在深空探测器上使 用集成太阳能天线奠定了技术基础 。由欧洲空间局支持的一 项研究开发了将裂缝阵列和太阳能电池薄膜集成在一起的电 源 /天线[ 2 ] 。文章概括地介绍了这两种集成电源 /天线的结 构、性能和一些研究结果 。 2　与太阳能阵列集成的反射阵天线 　　JPL 研究和开发了航天器用的一种高增益集成化太阳 阵 /天线 。射频天线选用印刷型微带反射阵 , 以大量很细的 图 1　JPL 开发的集成太阳阵 /反射阵 十字型偶极子作为辐射单元 。选择反射阵的好处是 :反射阵 和太阳阵都是平面型的;反射阵可以置于太阳阵的上面 ;用一个喇叭照射反射阵 ,不需要功率分配网 络 ;反射阵和太阳阵的支撑结构可组合在一起 ,大大减小了收藏体积 。最终研制出一种 X 波段集成 太阳阵 /天线 ,如图 1所示 。集成结构中天线与太阳阵的组成如下 : 天线 : ·　X波段 ,圆极化 , 口径为 0. 5m ; ·　天线由 4 部分组成 :机械支撑结构 ; X波段馈电喇叭;含 198块硅太阳能电池的太阳阵;含置 收稿 日期 : 2005 - 07 - 04; 　　收修改稿 日期 : 2005 - 07 - 28 10 空间电子技术 　　　　　　　　　　　　　　　　2006年第 4 期 ( ) 于太阳能电池上的 408个十字型铜偶极子的聚酰亚胺薄膜 Kap ton ; ·　选择的单元间距适合于太阳能电池尺寸 ; ( ) ·　用一个口径为 0. 5m 、厚度为 6. 5mm 的铝板 经过阳极氧化处理 支撑 ; ·　馈电喇叭的 HPBW 为 39 °,边缘锥削为 - 9dB ; ·　天线的焦径比 F /D = 0. 75。 ( ) 太阳能阵列 图 2 : 图 2　太阳能电池的截面与顶视图 　　 ·　用硅基粘合剂把太阳电池直接固定在经过阳极氧化后的铝板上 ; ·　在每块电池上粘接了 1. 52mm 厚的白玻璃 ,其作用一方面用于在空间环境条件下保护太阳 能电池 ,另一方面充作反射阵单元的衬底 ,在太阳能电池和偶极子之间提供必要的纵向间隔;而天线 用的铜偶极子被蚀刻在 0. 05mm 厚的 Kap ton 薄膜上 ,并用硅基粘合剂固定在白玻璃上 ; ·　橙色 Kap ton 薄膜显著减少了入射到太阳能电池上的光强度 ,在市场上可以批量买到 ,将来