QJ 2241A-2004 返回式卫星天线通用规范.pdf

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1、QJ中华人民共和国航天行业标准FL 1820 QJ 2241A2004代替 QJ 22411992返回式卫星天线通用规范 General specification for antennas of returnable satellite 20040901发布 20041201实施国防科学技术工业委员会发布 QJ 2241A2004 I前言 本规范代替QJ 22411992回收型卫星天线通用技术条件。 本规范是在QJ 22411992的基础上，增加了S频段测控天线、GPS天线的内容，删去了遥测、遥控、测速、测距及实时数据传输天线的内容；对部分电性能、环境试验的内容进行了修订；增加了部分性能要求

2、和检验方法。 本规范由中国航天科技集团公司提出。 本规范由中国航天标准化研究所归口。 本规范起草单位：中国空间技术研究院总体专业技术部。 本规范主要起草人：乔纪灵、孙振意。 本规范于1992年3月首次发布，本次为第一次修订。 QJ 2241A2004 1返回式卫星天线通用规范 1 范围 本规范规定了返回式卫星天线的技术要求、质量保证规定和交货准备等。 本规范适用于返回式卫星天线的设计、生产、试验和验收。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方

3、研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 GJB 150.3 军用设备环境试验方法 高温试验 GJB 150.15 军用设备环境试验方法 加速度试验 GJB 150.16 军用设备环境试验方法 振动试验 GJB 150.18 军用设备环境试验方法 冲击试验 GJB 2998 卫星产品标志 QJ 1729A1996 航天天线测试方法 QJ 2359 测试用标准天线 QJ 2630.1 卫星组件空间环境试验方法 热真空试验 QJ 2630.3 卫星组件空间环境试验方法 真空放电试验 QJ 2850 航天产品多余物预防和控制 QJ 3065.1 元器件选用管

4、理要求 QJ 3065.2 元器件采购管理要求 QJ 3065.3 元器件监制与验收管理要求 QJ 3065.4 元器件筛选与复验管理要求 QJ 3065.5 元器件失效分析管理要求 3 要求 3.1 总则 返回式卫星天线应符合本规范和相应详细规范规定的所有要求。本规范的要求与详细规范不一致时，应以详细规范为准。 3.2 组成 返回式卫星天线包括雷达应答机接收天线、雷达应答机发射天线、引导信标机天线、回收信标机天线、S频段测控天线、GPS天线及其馈电网络等。 3.3 尺寸 天线外形尺寸及安装接口尺寸应符合详细规范的要求。 3.4 重量 天线的重量应符合详细规范的要求。 QJ 2241A2004

5、 23.5 外观质量 天线的表面涂敷应均匀、一致，符合射频性能和热控要求。产品表面无毛刺、无伤痕，金属表面无锈蚀。 3.6 标志和代号 天线产品的标志应符合GJB 2998的规定，标明产品代号、制造年月、制造批次、研制单位。天线射频端口应标明端口编号。产品标志选用机械刻制后填漆的方法，产品标志位置应在天线安装与检查时能清晰易见。 3.7 设计与结构 3.7.1 稳定性 在正常的贮存、运输、试验、发射、在轨运行、回收等环境条件下，天线产品性能满足要求。 3.7.2 牢固性要求 天线结构的强度和刚度应满足返回式卫星主动段的气动冲刷要求，并满足卫星主动段、轨道运行段、再入返回段的各种力学环境要求。

6、3.7.3 防热要求 3.7.3.1 S频段测控天线、GPS天线 S频段测控天线和GPS天线安装在卫星的制动舱和服务舱，在卫星主动段和轨道运行段工作，不随回收舱再入大气层，因此天线应能承受卫星主动段的气动加热，在结构上则允许天线适当突出星体表面，但应为低剖面，以减小气动阻力。天线所选用材料应满足卫星主动段的高温环境要求。 3.7.3.2 雷达应答机接收天线、雷达应答机发射天线、引导信标机天线 该类天线安装于卫星回收舱，需要随回收舱再入大气层，因此天线应能承受再入返回段的热烧蚀。在结构上宜选用含防热天线窗的平装天线，平装于卫星壳体而不突出于卫星表面。 3.7.3.3 回收信标机天线 回收信标机天

7、线安装于卫星回收舱球底，需要随回收舱再入大气层，天线应不影响制动舱和回收舱两舱对接和分离，应能承受再入返回段的热烧蚀。天线宜采用可压缩结构，在卫星主动段、轨道运行段被压缩在卫星舱内的天线座中。当回收舱在再入返回段进入大气层大约距离地面17km时，回收信标天线盖抛掉，天线振子弹出至预定长度开始工作。 3.7.4 耐辐照 天线应能满足空间辐照的环境要求，使产品在详细规范规定的辐照条件下仍能达到规定的功能。天线中如含有首次上星使用的非金属材料，应按详细规范的要求对材料进行空间辐照试验。 3.7.5 元器件、紧固件 元器件的选用、采购、监制与验收、筛选与复验、失效与分析应分别按QJ 3065.1QJ

8、3065.5的规定执行。紧固件的选用按有关详细规范的规定执行。 3.8 电性能要求 3.8.1 工作频带 各天线的工作频带分别为： a) 雷达应答机接收天线、雷达应答机发射天线：5600 MHz7MHz； b) 引导信标机天线：2752.5 MHz2MHz； c) 回收信标机天线：243 MHz2MHz； QJ 2241A2004 3d) S频段测控天线：2025 MHz2290MHz； e) GPS天线：1575.42 MHz2MHz。 3.8.2 方向图和增益 依照图1所示的卫星坐标系，各天线的增益(含馈电网络)应满足以下要求： 图1 卫星坐标系 a) 雷达应答机接收天线、雷达应答机发射天

9、线、引导信标机天线：0360时，在075和105180的两个锥角范围内，天线增益不低于12dBi； b) 回收信标机天线：在14|166绕X轴的环状波束范围内，天线增益不低于12dBi； c) 安装于制动舱的S频段测控天线：0360时,在076和104180的两个锥角范围内，天线增益不低于12dBi； d) 安装于服务舱的S频段测控天线：0360时，在076的锥角范围内，天线增益不低于11dBi； e) GPS天线，近半球覆盖(指向天顶)： 在105180范围内，天线增益不小于3dBi； 在100105范围内，天线增益不小于3.5dBi； 在 95100范围内，天线增益不小于4dBi； 在 0

10、80的后瓣区域内，天线增益不大于16dBi； 在 95180范围内，天线相位方向图每空间角度内的相位变化率不大于5。 3.8.3 驻波比 S频段测控天线(含馈电网络)的驻波比，在工作频带范围内不大于1.5；其余各天线(含馈电网络)的驻波比，在工作频率上不大于1.5，在工作频带范围内不大于2。 3.8.4 极化特性 各天线的极化应符合以下要求： a) 雷达应答机发射天线、引导信标机天线、GPS天线为右旋圆极化； b) 雷达应答机接收天线、S频段测控天线为左旋圆极化； c) 回收信标机天线为线极化。 3.8.5 轴比 圆极化的单元天线在主波束最大辐射方向上的轴比应符合以下要求： a) 雷达应答机发

11、射天线、雷达应答机接收天线、引导信标机天线的轴比不大于3dB； QJ 2241A2004 4b) S频段测控天线的轴比不大于4dB； c) GPS天线的轴比不大于2dB。 3.8.6 天线支路间的隔离度 安装于制动舱的S频段测控天线，其二元阵两支路间的隔离度不小于25dB。 3.8.7 天线支路间的功分比 雷达应答机接收天线、雷达应答机发射天线、引导信标机天线支路间的功分比均应满足：Z向与Z向功分比约为3:1；制动舱S频段测控天线支路间的功分比应满足：Z向与Z向功分比约为1:1。 3.8.8 功率容量 天线及馈电网络的功率容量应满足星上发射机功率容量的要求。 3.8.9 天线间的隔离度 天线间

12、的隔离度不小于30dB。 3.8.10 电接口 采用50同轴传输系统，射频端口选用类型应符合详细规范的规定。 3.9 环境适应性 3.9.1 加速度 天线应能承受表1所规定的加速度环境条件。 表1 加速度环境条件 纵轴 横轴 天线名称 加速度值g 加速度变化率g/s 加速度值g 加速度变化率g/s 停留时间min 方向 GPS天线 9 0.5 2 0.5 2 两个方向 S频段测控天线 9 0.5 12 1 2 两个方向 雷达应答机接收天线 雷达应答机发射天线 引导信标机天线 回收信标机天线 16.5 0.5 12 1 2 两个方向 3.9.2 冲击 天线应能承受表2所规定的冲击环境条件。 表2

13、 冲击环境条件 天线名称 项 目 条 件 频率 100 Hz400 Hz 400 Hz3000 Hz 冲击谱响应值Q=10 6 dB/oct 800 g 方向 两个方向 雷达应答机接收天线 雷达应答机发射天线 引导信标机天线 回收信标机天线 S频段测控天线 次数 3次 频率 100 Hz800 Hz 800 Hz3000 Hz 冲击谱响应值Q=10 6 dB/oct 1200 g 方向 两个方向 GPS天线 次数 2次 QJ 2241A2004 53.9.3 正弦振动 天线在交收检验中应能承受表3所规定的交收级正弦振动环境条件，在鉴定检验中应能承受表4所规定的鉴定级正弦振动环境条件。 表3 交

14、收级正弦振动环境条件 条 件 频率 天线名称 项 目 8Hz20Hz 20Hz40Hz 40Hz100Hz 加速度g 1.85 510 10 时间s 50 雷达应答机接收天线 雷达应答机发射天线 引导信标机天线 方向 两个方向 加速度g 2.77.5 7.515 15 时间s 50 回收信标机天线 方向 两个方向 加速度g 27 710 10 时间s 50 S频段测控天线 GPS天线 方向 两个方向 表4 鉴定级正弦振动环境条件 条 件 频率 天线名称 项 目 8 Hz20 Hz 20 Hz40 Hz 40 Hz100 Hz 加速度g 2.346.5 6.513 13 时间s 100 雷达应答

15、机接收天线 雷达应答机发射天线 引导信标机天线 方向 两个方向 加速度g 3.519.75 9.7519.5 19.5 时间s 100 回收信标机天线 方向 两个方向 加速度g 2.69.1 9.113 13 时间s 100 S频段测控天线 GPS天线 方向 两个方向 3.9.4 随机振动 天线在交收检验中应能承受表5所规定的交收级随机振动环境条件，在鉴定检验中应能承受表6所规定的鉴定级随机振动环境条件。 3.9.5 温度循环 QJ 2241A2004 6天线在交收检验中应能承受表7所规定的交收级温度循环环境试验条件，在鉴定检验中应能承受表8所规定的鉴定级温度循环环境试验条件。 表5 交收级随

16、机振动环境条件 天线名称 项 目 条 件 频率 10 Hz300 Hz 300 Hz800 Hz 800 Hz2000 Hz 谱密度 6 dB/oct 0.06 g2/Hz 9 dB/oct 总均方根加速度 7.5 grms时间 60 s 雷达应答机接收天线 雷达应答机发射天线 引导信标机天线 回收信标机天线 方向 两个方向 频率 10 Hz200 Hz 200 Hz700 Hz 700 Hz2000 Hz 谱密度 6 dB/oct 0.12 g2/Hz 12 dB/oct 总均方根加速度 9.74 grms时间 60 s S频段测控天线 GPS天线 方向 两个方向 表6 鉴定级随机振动环境条

17、件 天线名称 项 目 条 件 频率 10 Hz300 Hz 300 Hz800 Hz 800 Hz2000 Hz 谱密度 6 dB/oct 0.1g2/Hz 9 dB/oct 总均方根加速度 9.75grms时间 120 s 雷达应答机接收天线 雷达应答机发射天线 引导信标机天线 回收信标机天线 方向 两个方向 频率 10 Hz 200 Hz 200 Hz 700 Hz 700 Hz 2000 Hz 谱密度 6 dB/oct 0.2 g2/Hz 12 dB/oct 总均方根加速度 12.66 grms时间 120 s S频段测控天线 GPS天线 方向 两个方向 表7 交收级温度循环环境条件 项

18、 目 条 件 回收信标机天线：高温50，低温30 温度范围 其余天线：高温80，低温100 试验箱温度变化率 15/min 环境压力 常压 在高低温工况天线保温时间 在温度稳定后(不大于2/h)不小于1h 循环次数 6次 QJ 2241A2004 7表8 鉴定级温度循环环境条件 项 目 条 件 回收信标机天线：高温55，低温35 温度范围 其余天线：高温85，低温105 试验箱温度变化率 15/min 环境压力 常压 在高低温工况天线保温时间 在温度稳定后(不大于2/h)不小于1h 循环次数 10次 3.9.6 热真空 天线在交收检验中应能承受表9所规定的交收级热真空环境试验条件，在鉴定检验中

19、应能承受表10所规定的鉴定级热真空环境试验条件。 表9 交收级热真空环境条件 项 目 条 件 回收信标机天线：高温50，低温30 温度范围 其余天线：高温80，低温100 温度变化率 0.5/min 1/min 环境压力 不大于110-3Pa 在高低温工况天线保温时间 在温度稳定后(不大于2/h)不小于1h 循环次数 不少于1.5次 表10 鉴定级热真空环境条件 项 目 条 件 回收信标机天线：高温55，低温35 温度范围 其余天线：高温85，低温105 温度变化率 0.5/min 1/min 环境压力 不大于110-3Pa 在高低温工况天线保温时间 在温度稳定后(不大于2/h)不小于1h 循

20、环次数 不少于2.5次 3.9.7 高温 只工作在卫星主动段、轨道运行段的天线，应能承受卫星主动段气动加热所造成的高温环境而不失效，环境条件按详细规范的规定。 3.9.8 热烧蚀 安装于回收舱的天线需要与回收舱一起再入大气层返回地面，因此天线应能承受再入大气层时的热烧蚀作用，环境试验条件按详细规范的规定。 3.9.9 真空放电 在低气压环境下工作的发射天线，应能在下述环境试验条件下避免出现电晕或电击穿现象： a) 环境压力：由正常环境压力逐渐降到1.3Pa； QJ 2241A2004 8b) 环境温度：实验室正常环境温度； c) 试验时间：环境压力从常压降到1.3Pa 的时间不小于10min；

21、 d) 试验次数：2次。 3.10 可靠性 天线的可靠性应达到卫星总体分配的指标。 3.11 多余物 按QJ 2850的规定控制多余物。 4 质量保证规定 4.1 检验分类 本规范规定的检验分为： a) 鉴定检验； b) 交收检验。 4.2 检验条件 4.2.1 检验环境条件 除另有规定外，检验应在下列条件下进行： a) 温度：535； b) 相对湿度：20%70%； c) 气压：试验室气压。 4.2.2 检验仪器及设备 检验用仪器、设备必须经二级以上（含二级）计量部门检定合格，并在有效期内使用。检验用仪器、设备的量程和精确度必须满足产品测试要求。 4.3 鉴定检验 4.3.1 检验项目和顺序

22、 鉴定检验的项目按表11的规定。除另有规定外，鉴定检验的顺序按表11的规定。 4.3.2 样本大小 鉴定检验的样本为每种产品1个，鉴定检验的产品必须与交收产品的状态一致。 4.3.3 合格判据 表11规定的检验项目均符合本规范第3章的要求，判定为鉴定检验合格。若有一项指标不合格，应暂停检验，查明原因，采取有效纠正措施之后，加倍提供样品重新检验。鉴定检验后的产品不能装星使用。 4.4 交收检验 4.4.1 检验项目和顺序 交收检验的项目按表11的规定。除另有规定外，交收检验的顺序按表11的规定。 4.4.2 样本大小 所有交收的正样产品（含备份件），全部进行交收检验。 4.4.3 合格判据 表1

23、1规定的交收检验项目均符合本规范第3章的要求，判定为交收检验合格。若有一项指标不合格，必须查明原因，采取纠正措施后，允许再一次对不合格项进行重检。重检仍未通过的，并确认属该产品 QJ 2241A2004 9自身质量方面的原因，则判定该产品不合格。 表11 检验项目表 序号 项目 鉴定检验交收检验要求章条号 检验方法章条号 1 尺寸 3.3 4.5.1 2 重量 3.4 4.5.2 3 外观质量 3.5 4.5.3 4 标志和代号 3.6 4.5.4 5 工作频带 3.8.1 4.5.5.1 6 方向图 3.8.2 4.5.5.2 7 增益 3.8.2 4.5.5.3 8 驻波比 3.8.3 4

24、.5.5.4 9 极化 3.8.4 4.5.5.5 10 轴比 3.8.5 4.5.5.6 11 天线支路间的隔离度 3.8.6 4.5.5.7 12 天线支路间的功分比 3.8.7 4.5.5.8 13 功率容量 3.8.8 4.5.5.9 14 天线间的隔离度 3.8.9 4.5.5.10 15 电接口 3.8.10 4.5.6 16 加速度 3.9.1 4.5.7 17 冲击 3.9.2 4.5.7 18 正弦振动 3.9.3 4.5.7 19 随机振动 3.9.4 4.5.7 20 温度循环 3.9.5 4.5.7 21 热真空 3.9.6 4.5.7 22 高温 3.9.7 4.5.

25、7 23 热烧蚀 3.9.8 4.5.7 24 真空放电 3.9.9 4.5.7 25 可靠性 3.10 4.5.8 26 多余物控制 3.11 4.5.9 注：为必做项目；为订购方和承制方协商检验项目；为不检项目。 4.5 检验方法 4.5.1 尺寸 用量具测量。 4.5.2 重量 用感量满足要求的衡器称量。 4.5.3 外观质量 镀金表面要提供镀层的太阳吸收比、半球发射率检测报告，其他用目视的方法检查。 4.5.4 标志和代号 用目视的方法检查其是否符合GJB 2998和详细规范的规定。 QJ 2241A2004 104.5.5 电性能 4.5.5.1 工作频带 在3.8.1规定的工作频带

26、内，用检验天线的驻波比、方向图、增益等电性能指标是否满足3.8.2和3.8.3要求的方法来判断工作频带的正确性。 4.5.5.2 方向图 测试坐标系采用卫星坐标系，见图1所示。 天线方向图的测试可以用1:1尺寸的天线和卫星整星或局部辐射模型，回收信标机天线采用缩比模型。天线测试场地应满足QJ 1729A1996的规定。测试在中心频率进行，需要时也在工作频带的低端和高端进行测试。一般测试卫星的子午面和赤道面主平面内的方向图。测试时，待测天线附近的其他天线或突起物也应同时模拟实际情况安装，以保证其真实的耦合影响反映到测试结果中。 方向图测试方法按QJ 1729A1996的规定，相位方向图测试方法按

27、QJ 1729A1996的规定进行。 4.5.5.3 增益 测试方法按QJ 1729A1996的规定，采用比较法测试，其中增益标准天线应符合QJ 2359的规定。 4.5.5.4 驻波比 鉴定检验与交收检验时的驻波比测试一般指天线含馈电网络的驻波比。测试时应将天线按实际工作状态安装在星体或星体模型上，并与馈电网络正确连结，测试天线在指定频带内和天线工作中心频率上的驻波比。驻波比测试应选在微波暗室或空旷的场地进行。 测试方法按QJ 1729A1996的规定，采用网络分析仪进行扫频测试。 4.5.5.5 极化 极化旋向的测试，按QJ 1729A1996的规定进行。测试中选用的左旋和右旋螺旋天线应符

28、合QJ 2359的规定。 4.5.5.6 轴比 测试方法按QJ 1729A1996的规定，采用旋转线极化源天线法。测试中选用的线极化源天线应符合QJ 2359的规定。 4.5.5.7 天线支路间的隔离度 测试时，将功分器与相应的高频电缆组件连接起来，在网络的输入端接匹配负载，测试网络两个输出端口间的插入损耗值，即为天线支路间的隔离度。 4.5.5.8 天线支路间的功分比 测试时，先将功分器与相应的高频电缆组件连接起来，测试各支路的插入损耗。各支路插入损耗之差即为天线支路间的功分比。 4.5.5.9 功率容量 对于有功率耐受要求的天线(一般指功率负荷较大的发射天线)，应进行功率容量测试。在规定的

29、低气压环境下，给天线馈入额定功率，在规定时间内监视天线关键部位是否产生电晕、击穿或温升现象。 4.5.5.10 天线间的隔离度 天线间的隔离度测试应在微波暗室内进行，各待测天线应按实际安装位置安装在卫星辐射模型上。 测试可按下述方法进行：先确定一付发射天线，将其实际工作频率定为测试频率f0；再将信号源直接输入到频谱仪(注意信号源的输出功率应小于频谱仪的最大输入功率)，读出信号电平值P0(dB)；然后QJ 2241A2004 11保持信号源的输出功率不变，将发射天线连接至信号源，通过频谱仪分别测量其他天线在f0处的信号电平值Pi(dB)。P0与Pi之差（P0Pi）就是该发射天线在频率为f0时与其

30、他天线间的隔离度。 4.5.6 电接口 用目视的方法检查电气接口类型；试连接各高频接插件，以检验其螺纹是否完好。 4.5.7 环境适应性 4.5.7.1.1 概述 各项环境试验的试验条件按3.9的规定。除温度循环试验方法按4.5.7.2规定外，其余试验方法见表12。试验前后对天线的驻波比进行比对测试。 表12 环境试验方法 序号 试验项目 适用规范 1 加速度 GJB 150.15 2 冲击150.18 3 正弦振动 GJB 150.16 4 随机振动150.16 5 热真空 QJ 2630.1 6 高温 GJB 150.3 7 热烧蚀 按详细规范的规定 8 真空放电 QJ 2630.3 4.

31、5.7.2 温度循环试验 首先进行试验箱状态检查和测量传感器检查，然后将试样放入试验箱内，关闭箱门。启动试验设备，按3.9.5规定的温度变化率，从试验室温度下降到规定的最低试验温度并保持规定的时间，然后再按规定的温度变化率升温至最高试验温度并保持规定的时间后，再按规定的温度变化率降到试验室温度，即完成一个循环。当依次完成规定的循环次数后，取出试样进行测试。 4.5.8 可靠性 在有试验条件的情况下，天线可靠性试验按详细规范的规定进行。如无试验条件，应对各天线子系统和整个天线分系统按应力分析法分别进行可靠性预计。 4.5.9 多余物 按QJ 2850的规定，用摇晃法检查。 5 交货准备 5.1

32、文件 产品交收时，以下文件资料必须完整、齐全、真实： a) 产品技术说明书、元器件清单； b) 产品可靠性、安全性分析报告； c) 产品环境试验报告； d) 产品验收大纲； e) 产品验收测试细则； QJ 2241A2004 12f) 产品验收测试报告； g) 产品研制过程质量报告； h) 产品研制报告； i) 交付产品清单和备、附件清单； j) 产品证明书、履历书； k) 产品质量评审报告。 5.2 包装及标志 交收的产品必须妥善包装并装箱，箱内应有防尘、减振及防潮措施，并有装箱单。 包装箱正面喷涂产品代号、产品编号、包装箱编号以及防震、防潮、方向的标志，并应符合相关技术文件的规定。 5.3 运输 产品的运输应符合详细规范的规定。 5.4 贮存 产品贮存应满足以下条件： 温度：535； 相对湿度：20%70%； 产品应在室内贮存。贮存环境应通风、避光，无酸碱腐蚀。 QJ 2241A2004 13中华人民共和国航天行业标准 返回式卫星天线通用规范 QJ 2241A2004 * 中国航天标准化研究所出版 北京西城区月坛北小街2号 邮政编码：100830 北京航标印务中心印刷 中国航天标准化研究所发行 版权专有 不得翻印 * 2004年12月出版 定价：13.00元 QJ 2241A2004