一种抗辐照加固的宇航飞行器舱外正交电桥制造技术

本发明专利技术公开了一种抗辐照加固的宇航飞行器舱外正交电桥，属于航空\航天通信技术领域，包括腔体、所述腔体内的正交电桥电路（顶层电路板、中心电路板、底层电路板）、所述腔体顶部的盖板和抗辐照加固结构，所述舱外环境为全暴露于太空，所述抗辐照加固结构依次包括上不锈钢板、上铅板、下铅板和下不锈钢板，上述部件以中心电路板为中心，对称排布；本发明专利技术的正交电桥增加了对太阳电磁辐射、磁暴等“电磁”辐照环境的辐照加固；明显降低了体积、减少了重量，性能优异；设计的自由度高、有利于实现正交电桥的小型化，达到宇航飞行器舱外应用的需求，具有很强的实用价值。

An Extravehicular Orthogonal Bridge for Aerospace Vehicle Reinforced by Irradiation

【技术实现步骤摘要】
一种抗辐照加固的宇航飞行器舱外正交电桥
本专利技术涉及航空、航天通信
，尤其涉及一种抗辐照加固的宇航飞行器舱外用正交电桥。
技术介绍
近几年，特种通信系统正逐步地在临近空间飞机、宇航飞行器工程项目中得到实际应用。如临近空间无人飞机、“HY”星座、星间通信和星、站通信、深空探测等。虽然目前的通信技术已趋成熟，但对通信技术的特殊需求的某些器件，面临特殊的发展阶段、有一些新的要求。正交电桥在天线系统中起功率分配和移相作用，使单极化信号变为园极化信号，可以使天线扩大接收范围和灵敏度。过去正交电桥通常放到舱内，由于舱外的天线和舱内的电桥需传输线进行连接，传输线带来的高损耗和相位的不稳定，极大地限制了此类天线分系统的应用范围。常见的传统正交电桥电路结构如图1所示，从正面或反面看，单面电路上下和左右为完全对称，从正面和反面对比看，电路中间“弓”字型部分完全对称，上下和左右为等距对称；电路中间“弓”字型部分是强耦合电路，实现功率的3dB分配；上下和左右为等距对称为弱耦合电路，实现器件的宽带特性。采用传统方法设计、制造的正交电桥的结构存在的问题包括：⑴现有的正交电桥采用空气为介质，但是在外太空环境无空气介质，无法使用；⑵现有的正交电桥采用磁性材料，无法应用于-100℃以下环境（甚至到-150℃），也就无法应用于宇航飞行器；⑶现有的正交电桥采用介质材料，由于介质材料的辐照敏感性（发生降解等作用）无法长期应用于太空辐照环境。为了解决上述问题，需对介质材料的屏蔽进行辐照加固，其加固的方法即存在的问题为：加厚外壳厚度（＞10mm）；该方法导致正交电桥的体积大为增加，无法满足航天对外型、尺寸的要求；采用重金属如铅等材料加固；采用重金属如铅的办法，增加了重量，无法满足航天对重量的要求，而且由于重金属如铅的加工性差，这是由于铅材料的柔软性高和延展性强，强度低，无法进行异型面加工；即设计自由度低；传统的加固方法偏重于总剂量效应的粒子辐射，对太阳电磁辐射、磁暴等由于“电磁”导致的辐照环境的辐照加固没有涉及。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种抗辐照加固的宇航飞行器舱外正交电桥，以解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是这样的：一种抗辐照加固的宇航飞行器舱外正交电桥，包括腔体、所述腔体内的正交电桥电路和所述腔体顶部的盖板，所述正交电桥电路依次包括上不锈钢板、上铅板、顶层电路板、中心电路板、底层电路板、下铅板和下不锈钢板，上述部件以中心电路板为中心，对称排布。本专利技术采用不锈钢为外衬，铅材料为内衬，不锈钢强硬度可进行异型面（椭园、圆弧等）加工，并可直接进行固定在天线外壳不同部位。作为优选的技术方案：所述上不锈钢板与下不锈钢板的厚度相同，均为0.5-1.0mm。作为优选的技术方案：所述上铅板与下铅板的厚度相同，均为0.1-0.5mm。作为优选的技术方案：所述盖板为铝或钛合金材料，厚度为2.0-5.0mm。作为优选的技术方案：所述腔体为铝或钛合金材料，厚度为2.0-5.0mm。本专利技术采用对介质材料的正交电桥进行加固的方法，以满足宇航舱外要求；在电路上下、左右采用多层金属结构进行结构支撑和抗辐照加固，对总剂量效应的粒子辐射有屏蔽作用，可以提高器件的抗辐照能力；由于铁磁材料（不锈钢）对”电磁”的屏蔽效应，对太阳电磁辐射、磁暴等”电磁”导致的辐照环境有优异的屏蔽效应；由于产品的重量要求高（不能超重0.1克），体积要求严（不能超重0.1mm），因此，不能采用对器件简单增加厚或单纯加重金属屏蔽板如，铅板的办法，本专利技术的加固结构为上下对称结构，不锈钢板的作用是抵御大颗粒离子的辐照，也起结构中“硬”结构的作用（铅板很软），铅板起抵御小颗粒离子的辐照的作用；与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的正交电桥对太阳电磁辐射、磁暴等由于“电磁”导致的辐照环境的有优异的屏蔽效应，特别适用于深空探测；在提高加固作用的同时，显著降低了体积、减少了重量；采用复合金属材料，设计的自由度高、工艺易于实现；有利于实现正交电桥的小型化，达到宇航飞行器舱外天线的需求。具有很强的实用价值；为目前研制宇航飞行器超短波系统的用户提供具体可行的功率合成和分配器方案；同样满足了特殊通信系统天线与发射、接收电路之间的天线匹配、功率合成、分配和相位、极化变化的需求；由于产品从舱内应用于舱外，直接安装在天线上，解决了信号高损耗和相位的不稳定技术瓶颈问题，极大地提高了技术指标，扩大其技术指标应用范围。附图说明图1为本专利技术现有技术的正交电桥电路图；图2为本专利技术实施例正交电桥的整体结构示意图。图中：1、腔体；2、盖板；3、上不锈钢板；4、上铅板；5、顶层电路板；6、中心电路板；7、底层电路板；8、下铅板；9、下不锈钢板。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例：参见图2，一种抗辐照加固的宇航飞行器舱外正交电桥，包括腔体1、所述腔体1内的正交电桥电路和所述腔体顶部的盖板2，所述正交电桥电路依次包括上不锈钢板3、上铅板4、顶层电路板5、中心电路板6、底层电路板7、下铅板8和下不锈钢板9，上述部件以中心电路板6为中心，对称排布；本实施例中，上不锈钢板3与下不锈钢板9的厚度相同，均为0.5mm；上铅板4与下铅板8的厚度相同，均为0.1mm；腔体1与盖板2均为铝材料，厚度均为4.0mm；电路材料即顶层电路板5、中心电路板6和底层电路板7为F4BM材料，不排除其他介质材料。采用上述结构的本实施例的正交电桥，抗辐照能力为：抗辐照辐射剂量：0.1Mrad（Si）/计量率：2～50rad/Si/s条件；减少防护体积45%以上，减少防护重量约50%（约30g）。实施例2：本实施例中，上不锈钢板3与下不锈钢板9的厚度相同，均为0.5mm；上铅板4与下铅板8的厚度相同，均为0.5mm；腔体1与盖板2均为铝材料，厚度均为4.0mm，其余结构与实施例1相同；采用上述结构的本实施例的正交电桥，抗辐照能力为：抗辐照辐射剂量：25Mrad（Si）/计量率：2～50rad/Si/s条件；减少防护体积35%以上，减少防护重量约40%（约25g）。实施例3：本实施例中，上不锈钢板3与下不锈钢板9的厚度相同，均为1.0mm；上铅板4与下铅板8的厚度相同，均为0.5mm；腔体1与盖板2均为铝材料，厚度均为4.0mm；其余结构与实施例1相同采用上述结构的本实施例的正交电桥，抗辐照能力为：抗辐照辐射剂量：50Mrad（Si）/计量率：2～50rad/Si/s条件；减少防护体积25%以上，减少防护重量约35%（约15g）。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗辐照加固的宇航飞行器舱外正交电桥，包括腔体、所述腔体内的正交电桥电路和所述腔体顶部的盖板，其特征在于：所述正交电桥电路依次包括上不锈钢板、上铅板、顶层电路板、中心电路板、底层电路板、下铅板和下不锈钢板，上述部件以中心电路板为中心，对称排布。

【技术特征摘要】
1.一种抗辐照加固的宇航飞行器舱外正交电桥，包括腔体、所述腔体内的正交电桥电路和所述腔体顶部的盖板，其特征在于：所述正交电桥电路依次包括上不锈钢板、上铅板、顶层电路板、中心电路板、底层电路板、下铅板和下不锈钢板，上述部件以中心电路板为中心，对称排布。2.根据权利要求1所述的抗辐照加固的宇航飞行器舱外正交电桥，其特征在于：所述上不锈钢板与下不锈钢板的厚度相同，均为0.5-1.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：周平章，张超，张峰平，崔景波，陈伶路，李雪梅，
申请(专利权)人：西南应用磁学研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51