载波叠加装置与卫星天线的制作方法

1.本发明属于结构技术领域，尤其涉及卫星通信机械结构技术领域，具体涉及一种载波叠加装置与卫星天线。


背景技术：

2.微波通信通信网络的一种重要通信手段。利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离，普遍适用于各种通信网。
3.在低轨卫星系统中，星上天线设备以及地面终端设备的天线，均广泛使用载波叠加技术。同时为了适应星链低轨卫星系统快速发展的需求，卫星天线面的面积不但要小，厚度还要薄，重量轻，而目前的用载波叠加装置体积较大，重量也较重。功率越大所需配置的散热片就越大，造成整个移动式平板便携站重量大，体积庞大，结构复杂，难以控制便携站的整机重量，用户携行很不方便。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种载波叠加装置与卫星天线，载波波束在空间叠加，使效率大提高，无需散热片，重量小，体积小，适用星上天线，结构简单，故携行方便。
5.本发明提供的技术方案如下：
6.一种载波叠加装置，包括依次固定连接的上壳体1、隔板2与下壳体3；上壳体1设有沟槽与隔板2构成输入谐振腔11；下壳体3设有沟槽与隔板2构成与输出谐振腔31；
7.所述的上壳体1按阵列方式设有2
n-1
个上方形谐振通孔41，n为正整数，n≥4；上方形谐振通孔41侧面设有输入谐振孔道411，连通输入谐振腔11；上方形谐振孔41底部对应的隔板2上设有方形隔板通孔42，方形隔板通孔42下方对应的下壳体3上设有下方形谐振盲孔43；下方形谐振盲孔43侧面设有输出谐振孔道431，连通输出谐振腔31；上方形谐振通孔41、方形隔板通孔42与下方形谐振盲孔43构成谐振孔4；
8.所述的输入谐振腔11包括树状结构的1至n级输入谐振臂组成，第p级输入谐振臂有2
p-1
个，p从1依次到n，同一级的输入谐振臂的路径相等；
9.所述的输出谐振腔31包括树状结构的1至n级输出谐振臂组成，第q级输出谐振臂有2
q-1
个，q从1依次到n，同一级的输出谐振臂的路径相等；
10.第1级输出谐振臂311外端连接输出接口5，谐振孔4外端设有输出功率放大器6；输出的微波信号经各级的输出谐振臂分波后由2
n-1
谐振孔4通过出功率放大器6发出并在空间叠加提高发射功率并发射；
11.第1级输入谐振臂111外端连接输入接口7，输入的微波信号，经2
n-1
谐振孔4接收后，经各级的输出谐振臂叠加后由第1级输入谐振臂111通过输入接口7输入天线。
12.所述的上方形谐振通孔41横截面尺寸为15.6mm
×
12mm，上壳体1厚度9.4mm；所述的上方形谐振通孔41行间距24.2mm，列间距24.2mm。
13.所述的方形隔板通孔42横截面尺寸为13.8mm
×
8.4mm，隔板2厚度3mm。
14.所述的下方形谐振盲孔43横截面尺寸为13.8mm
×
8.4mm，下壳体3厚度9.4mm，盲孔深8.4mm。
15.所述的输入谐振孔道411宽度5.6mm，高度8.4mm；所述的第p级输入谐振臂宽度5.6mm，高度8.4mm；所述的第p级输入谐振臂连通输入谐振孔道411，所述的第p-1至第2级输入谐振臂宽度4.7mm，高度8.4mm；所述的第1级输入谐振臂111内端宽度4.7mm，高度8.4mm；外端宽度7.75mm，高度8.4mm，且平滑过渡。
16.所述的输出谐振孔道431宽度5.6mm，高度8.4mm；所述的第q级输出谐振臂宽度6mm，高度8.4mm；所述的第q级输出谐振臂连通输出谐振孔道431，连通输出谐振孔道431部份宽度由6mm平滑过渡至5.6mm；所述的第q-1至第2级输出谐振臂宽度4.7mm，高度8.4mm；所述的第1级输出谐振臂311内端宽度4.7mm，高度8.4mm；外端宽度7.75mm，高度8.4mm，且平滑过渡。
17.所述的上方形谐振通孔41与输入谐振孔道411相对的另一侧壁内凹有扩展谐振腔12，扩展谐振腔12宽度6mm，高度8.4mm，深度2mm。
18.所述的第p级输入谐振臂与第p-1级输入谐振臂的t型连接处，对应第p-1级输入谐振臂开口的另一侧的谐振腔处设有输入导向凸棱13，输入导向凸棱13截面等腰梯形，等腰梯形上底3.8mm，下底5.8mm，高度1mm。
19.所述的第q级输出谐振臂与第q-1级输出谐振臂的t型连接处，对应第q-1级输出谐振臂开口的另一侧的谐振腔处设有输出导向凸棱33，输出导向凸棱(33)截面等腰梯形，上底3.8mm，下底5.8mm，高度1mm。
20.一种卫星天线，采用上述的载波叠加装置。
21.由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种载波叠加装置与卫星天线，载波波束在空间叠加，使效率大提高，无需散热片，重量小，体积小，适用星上天线，结构简单，故携行方便。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
23.图1为本发明实施例提供的载波叠加装置的主视结构示意图；
24.图2为本发明实施例提供的载波叠加装置的俯视结构示意图；
25.图3为图2的a-a剖视旋转的结构示意图；
26.图4为图2的b-b剖视旋转的结构示意图；
27.图5为本发明实施例提供的载波叠加装置的上壳体主视结构示意图；
28.图6为本发明实施例提供的载波叠加装置的上壳体后视结构示意图；
29.图7为本发明实施例提供的载波叠加装置的隔板主视结构示意图；
30.图8为本发明实施例提供的载波叠加装置的下壳体主视结构示意图；
31.图9为本发明实施例提供的载波叠加装置的下壳体后视结构示意图。
具体实施方式
32.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
33.首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
34.术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，x和/或y表示既包括“x”或“y”的情况也包括“x和y”的三种情况。
35.术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
36.术语“由
……
组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
37.术语“质量份”是表示多个组分之间的质量比例关系，例如：如果描述了x组分为x质量份、y组分为y质量份，那么表示x组分与y组分的质量比为x:y；1质量份可表示任意的质量，例如：1质量份可以表示为1kg也可表示3.1415926kg等。所有组分的质量份之和并不一定是100份，可以大于100份、小于100份或等于100份。除另有说明外，本文中所述的份、比例和百分比均按质量计。
38.除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
39.当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。
40.术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
41.下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
42.如图1至4所示，一种载波叠加装置，应用于卫星天线，本例只是卫星天线的一部份，其余部份为常识结构，本文不赘述。本装置包括依次固定连接的上壳体1、隔板2与下壳体3；上壳体1设有沟槽与隔板2构成输入谐振腔11；下壳体3设有沟槽与隔板2构成与输出谐振腔31。
43.参考图5与6所示，所述的上壳体1按阵列方式设有2
n-1
个上方形谐振通孔41，n为正整数，n≥4；上方形谐振通孔41侧面设有输入谐振孔道411，连通输入谐振腔11；所述的输入谐振腔11包括树状结构的1至n级输入谐振臂组成，第p级输入谐振臂有2
p-1
个，p从1依次到n，同一级的输入谐振臂的路径相等；具体的，本例是一个最小的较佳的实施例，所述的输入谐振腔11包括树状结构的1至4级输入谐振臂组成；也就是n＝4，第1级输入谐振臂111有1条，第2级输入谐振臂112有2条，第3级输入谐振臂113有4条，第4级输入谐振臂114有8条谐振孔4有8个，相应的8条输入上方形谐振孔道41分别通过输入谐振孔道411连通第4级输入谐振臂114。
44.所述的上方形谐振通孔41横截面尺寸为15.6mm
×
12mm，上壳体1厚度9.4mm。所述的上方形谐振通孔41行间距24.2mm，列间距24.2mm。所述的输入谐振孔道411宽度5.6mm，高度8.4mm；所述的第p级输入谐振臂宽度5.6mm，高度8.4mm；所述的第p级输入谐振臂连通输入谐振孔道411，所述的第p-1至第2级输入谐振臂宽度4.7mm，高度8.4mm；对于本例中，如n＝4，则第4级输入谐振臂114宽度5.6mm，高度8.4mm；第3级输入谐振臂113与第2级输入谐振臂112宽度4.7mm，高度8.4mm；所述的第1级输入谐振臂111内端宽度4.7mm，高度8.4mm；外端宽度7.75mm，高度8.4mm，外端为输出接口5；且平滑过渡。这里的平滑过渡指的交角处采用倒角，倒角为1mm
×
1mm，下同。
45.所述的上方形谐振通孔41与输入谐振孔道411相对的另一侧壁内凹有扩展谐振腔12，扩展谐振腔12宽度6mm，高度8.4mm，深度2mm。扩展谐振腔12作用可以使输入也就是收信的扩展频率10.7gh的效率的提高。
46.同时，所述的第p级输入谐振臂与第p-1级输入谐振臂的t型连接处，对应第p-1级输入谐振臂开口的另一侧的谐振腔处设有输入导向凸棱13，输入导向凸棱13截面等腰梯形，等腰梯形上底3.8mm，下底5.8mm，高度1mm。
47.如图7所示，上方形谐振孔41底部对应的隔板2上设有方形隔板通孔42，述的方形隔板通孔42横截面尺寸为13.8mm
×
8.4mm，隔板2厚度3mm。所述的方形隔板通孔42行间距24.2mm，列间距24.2mm。
48.如图8与9所示，方形隔板通孔42下方对应的下壳体3上设有下方形谐振盲孔43；下方形谐振盲孔43侧面设有输出谐振孔道431，连通输出谐振腔31；所述的输出谐振腔31包括树状结构的1至n级输出谐振臂组成，第q级输出谐振臂有2
q-1
个，q从1依次到n，同一级的输出谐振臂的路径相等；具体的，本例是一个最小的较佳的实施例，所述的输出谐振腔31包括树状结构的1至4级输入谐振臂组成；也就是n＝4。第1级输出谐振臂311有1条，第2级输出谐振臂312有2条，第3级输出谐振臂313有4条，第4级输出谐振臂314有8条；下方形谐振盲孔43有8个，相应的8条输出谐振腔31分别连通过输出谐振孔道431连通第4级输出谐振臂314。
49.所述的下方形谐振盲孔43横截面尺寸为13.8mm
×
8.4mm，下壳体3厚度9.4mm，盲孔深8.4mm。所述的下方形谐振盲孔43行间距24.2mm，列间距24.2mm。所述的输出谐振孔道431宽度5.6mm，高度8.4mm；所述的第q级输出谐振臂宽度6mm，高度8.4mm；所述的第q级输出谐
振臂连通输出谐振孔道431，连通输出谐振孔道431部份宽度由6mm平滑过渡至5.6mm；所述的第q-1至第2级输出谐振臂宽度4.7mm，高度8.4mm；对于本例中，如n＝4，则第4级输出谐振臂314宽度6mm，高度8.4mm；第3级输出谐振臂313至第2级输出谐振臂312宽度4.7mm，高度8.4mm；所述的第1级输出谐振臂311内端宽度4.7mm，高度8.4mm；外端宽度7.75mm，高度8.4mm，外端为输入接口7，且平滑过渡。
50.同时，所述的第q级输出谐振臂与第q-1级输出谐振臂的t型连接处，对应第q-1级输出谐振臂开口的另一侧的谐振腔处设有输出导向凸棱33，输出导向凸棱33截面等腰梯形，上底3.8mm，下底5.8mm，高度1mm。
51.本例的，上方形谐振通孔41、方形隔板通孔42与下方形谐振盲孔43构成谐振孔4；谐振孔4行间距24.2mm，列间距24.2mm。第1级输出谐振臂311外端连接输出接口5，谐振孔4外端设有输出功率放大器6；输出的微波信号经各级的输出谐振臂分波后由2n-1谐振孔4(本例是8个谐振孔4)通过输出功率放大器6发出并在空间叠加提高发射功率并发射；具体到本例，输出的微波信号由输出接口5进入第1级输出谐振臂311，然后分成2路转向进入第2级输出谐振臂312，再分成4路转向进入第3级输出谐振臂313，再分成8路转向进入第4级输出谐振臂314，转向通过输出谐振孔道431进入下方形谐振盲孔43，再经过方形隔板通孔42与上方形谐振通孔41，再通过输出功率放大器6发出并在空间叠加提高发射功率并发射。由于同一级的输出谐振臂的路径相等，电磁波叠加原理，电磁波能量减半的传播至下一级输出谐振臂，分成幅度相等、方向相反、能量减半的电磁波，继续传播下去，多次减半。
52.本例这里采用了8个输出功率放大器6，可将功率放8倍，如采用的是3w的输出功率放大器6，则可以实现24w的功率放大加调制信号，形成多个载波信号，在空间叠加，提高发射效率，并且散热片体积小，利用平板天线背面的大铜面做散热片即可，重量小，结构简单，故携行方便。
53.第1级输入谐振臂111外端连接输入接口7，输入的微波信号，经2n-1谐振孔4(本例是8个谐振孔4)接收后，经各级的输出谐振臂叠加后由第1级输入谐振臂111通过输入接口7输入天线。具体到本例，输入的微波信号，经8个上方形谐振通孔41接收，转向通过输入谐振孔道411进入第4级输入谐振臂114；共8路合并成4路转向进入第3级输出谐振臂313；合并成2路进入第2级输入谐振臂112；再合并成1路进入的第1级输入谐振臂111，再进入输入接口7，输入微波信号。由于同一级的输入谐振臂的路径相等。同级输入谐振臂中的电磁波幅度相等、方向相反，由电磁波叠加原理，电磁波的能量双倍叠加至上一级谐振臂中传播，进行后续的处理与应用，不是本专利讨论的内容，属于公知技术，不再赘述。
54.本例的载波叠加装置应用于平板天线，与功率合成技术不同之处在于功率合成大部分是单脉冲功率，不含调制信号，或是纯大功率发射，以达到干扰的作用，载波叠加技术是把调制信号(音频，图像，数据等等)，变成载波信号，该载波信号再在大气空间叠加，形成载波叠加信号在空间传输，此时控制好相位，便能达到谐振作用，使信号等等增加，所以我们可用多个2至3w功放模块，通过本例的载波叠加装置的平板天线在空中叠加，以提高效率，这就省去了大的发射功放，减轻重量(散热片)，这对于便携式及星上设备尤为重要。
55.本例还提供一种卫星天线，采用上述的载波叠加装置。
56.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，
都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

技术特征：
1.一种载波叠加装置，其特征在于，包括依次固定连接的上壳体(1)、隔板(2)与下壳体(3)；上壳体(1)设有沟槽与隔板(2)构成输入谐振腔(11)；下壳体(3)设有沟槽与隔板(2)构成与输出谐振腔(31)；所述的上壳体(1)按阵列方式设有2
n-1
个上方形谐振通孔(41)，n为正整数，n≥4；上方形谐振通孔(41)侧面设有输入谐振孔道(411)，连通输入谐振腔(11)；上方形谐振孔(41)底部对应的隔板(2)上设有方形隔板通孔(42)，方形隔板通孔(42)下方对应的下壳体(3)上设有下方形谐振盲孔(43)；下方形谐振盲孔(43)侧面设有输出谐振孔道(431)，连通输出谐振腔(31)；上方形谐振通孔(41)、方形隔板通孔(42)与下方形谐振盲孔(43)构成谐振孔(4)；所述的输入谐振腔(11)包括树状结构的1至n级输入谐振臂组成，第p级输入谐振臂有2
p-1
个，p从1依次到n，同一级的输入谐振臂的路径相等；所述的输出谐振腔(31)包括树状结构的1至n级输出谐振臂组成，第q级输出谐振臂有2
q-1
个，q从1依次到n，同一级的输出谐振臂的路径相等；第1级输出谐振臂(311)外端连接输出接口(5)，谐振孔(4)外端设有输出功率放大器(6)；输出的微波信号经各级的输出谐振臂分波后由2
n-1
谐振孔(4)通过出功率放大器(6)发出并在空间叠加提高发射功率并发射；第1级输入谐振臂(111)外端连接输入接口(7)，输入的微波信号，经2
n-1
谐振孔(4)接收后，经各级的输出谐振臂叠加后由第1级输入谐振臂(111)通过输入接口(7)输入天线。2.根据权利要求1所述的载波叠加装置，其特征在于，所述的上方形谐振通孔(41)横截面尺寸为15.6mm
×
12mm，上壳体(1)厚度9.4mm；所述的上方形谐振通孔(41)行间距24.2mm，列间距24.2mm。3.根据权利要求1所述的载波叠加装置，其特征在于，所述的方形隔板通孔(42)横截面尺寸为13.8mm
×
8.4mm，隔板(2)厚度3mm。4.根据权利要求1所述的载波叠加装置，其特征在于，所述的下方形谐振盲孔(43)横截面尺寸为13.8mm
×
8.4mm，下壳体(3)厚度9.4mm，盲孔深8.4mm。5.根据权利要求1、2、3或4所述的载波叠加装置，其特征在于，所述的输入谐振孔道(411)宽度5.6mm，高度8.4mm；所述的第p级输入谐振臂宽度5.6mm，高度8.4mm；所述的第p级输入谐振臂连通输入谐振孔道(411)，所述的第p-1至第2级输入谐振臂宽度4.7mm，高度8.4mm；所述的第1级输入谐振臂(111)内端宽度4.7mm，高度8.4mm；外端宽度7.75mm，高度8.4mm，且平滑过渡。6.根据权利要求1、2、3或4所述的载波叠加装置，其特征在于，所述的输出谐振孔道(431)宽度5.6mm，高度8.4mm；所述的第q级输出谐振臂宽度6mm，高度8.4mm；所述的第q级输出谐振臂连通输出谐振孔道(431)，连通输出谐振孔道(431)部份宽度由6mm平滑过渡至5.6mm；所述的第q-1至第2级输出谐振臂宽度4.7mm，高度8.4mm；所述的第1级输出谐振臂(311)内端宽度4.7mm，高度8.4mm；外端宽度7.75mm，高度8.4mm，且平滑过渡。7.根据权利要求1、2、3或4所述的载波叠加装置，其特征在于，所述的上方形谐振通孔(41)与输入谐振孔道(411)相对的另一侧壁内凹有扩展谐振腔(12)，扩展谐振腔(12)宽度6mm，高度8.4mm，深度2mm。8.根据权利要求1、2、3或4所述的载波叠加装置，其特征在于，所述的第p级输入谐振臂与第p-1级输入谐振臂的t型连接处，对应第p-1级输入谐振臂开口的另一侧的谐振腔处设
有输入导向凸棱(13)，输入导向凸棱(13)截面等腰梯形，等腰梯形上底3.8mm，下底5.8mm，高度1mm。9.根据权利要求1、2、3或4所述的载波叠加装置，其特征在于，所述的第q级输出谐振臂与第q-1级输出谐振臂的t型连接处，对应第q-1级输出谐振臂开口的另一侧的谐振腔处设有输出导向凸棱(33)，输出导向凸棱(33)截面等腰梯形，上底3.8mm，下底5.8mm，高度1mm。10.一种卫星天线，其特征在于，采用根据权利要求1至7任意一项所述的载波叠加装置。

技术总结
本发明公开了一种载波叠加装置与卫星天线，包括依次固定连接的上壳体(1)、隔板(2)与下壳体(3)；上壳体(1)设有沟槽与隔板(2)构成输入谐振腔(11)；下壳体(3)设有沟槽与隔板(2)构成与输出谐振腔(31)；装置按阵列方式设有2


技术研发人员：孙守德 孙观圻
受保护的技术使用者：孙守德
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/5