[發明專利]一種可展開的塔形衛星天線骨架結構

無效

• 申請號: 201310407274.8
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103441322A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 何偉;郭金雷;胡適;陳兵;蘇小恒;孫武寧
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H01Q1/12
• 分類號: H01Q1/12;H01Q1/08;H01Q1/44
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 呂湘連

技術領域

本發明涉及衛星天線結構，尤其是涉及一種可展開的衛星天線結構。

背景技術

衛星天線的結構形式有很多，有線天線、喇叭天線、反射面天線和陣列天線等。從結構和機構的角度考慮，反射面天線和陣列天線一般尺寸較大、結構較復雜，而且具有較高的尺寸要求。而大型展開天線一般為柔性反射面天線，其口徑一般超過4.2m，甚至達到150m。大多數柔性反射面釆用柔性金屬網，且需要各種形式的展開機構將其展開，因此也稱為網狀可展開天線。20世紀70年代以來，各國相繼開發了多種類型的網狀可展開反射面天線形式，歸納起來有：徑向肋天線、纏繞肋天線、構架式可展開天線、環形桁架可展開天線等。另外，目前還研制了一種充氣式天線。充氣天線采用柔性薄膜材料制成氣囊，衛星發射時氣囊被收縮在很小的空間內，衛星入軌后利用壓縮空氣為氣囊充氣從而形成所需要的反射面。

然而，這些天線不能同時解決衛星天線結構復雜、質量大、增益小等問題，限制了該類微小衛星的應用。比如說，構架式可展開天線結構，由于組成構建單元式標準組件，可根據需要拼接出所需要的天線口徑，比較容易得到大口徑大型展開天線。然而，構架式可展開天線結構不能保證各構件合攏時的收藏效率，也很難保證天線展開時各桿互不干涉。并且，對于大口徑構架式可展開天線，其結構質量較大。

目前，衛星天線的展開結構、機構存在以下問題：1.展開機構復雜、重量大；2.大型口徑可展開天線結構的固有頻率與主星系統或各分系統的固有頻率范圍重疊問題；3.在一定質量條件下，衛星天線增益不夠大，影響了衛星的星地通信與星間通信。

因此，一種性能良好的可展開的衛星天線結構對微小衛星的應用的進一步發展起到至關重要的做用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：構建一種可展開式塔形衛星天線記憶合金骨架結構，克服現有的衛星天線的結構、機構復雜問題，提高了衛星天線的可靠性；克服大型口徑可展開天線剛度的問題，使天線結構的一階固有頻率規避衛星與各個分系統的一階固有頻率；克服現有天線增益不足的問題，增強了塔形天線的增益，提高對地通訊能力。

本發明的技術方案是：一種可展開式塔形衛星天線骨架結構，所述塔形天線骨架結構為整體式網格塔形結構，所述網格構成塔形結構的上底面和各側面的骨架；所述網格的網線為由兩種不同規格的記憶合金絲構成；

所述記憶合金在外力作用下會產生變形，當把外力去掉時，在一定的溫度條件下，能恢復原來的形狀。將衛星天線設計成塔狀，在高溫環境下做好塔狀展開網格結構，再在低溫下折疊壓縮，使它的體積大幅度縮小，到太空中接受陽光強烈的輻射，使之恢復原來的塔狀形狀，帶動太陽帆、太陽能電池薄膜等附屬物在結構表面同時展開。

本發明的進一步技術方案是：所述網格塔形結構上底面和各側面的網格，各網線交叉點形成節點，每條網線上的節點均勻分布；

本發明的進一步技術方案是：每條網線上的節點可以根據需要自由調整；

本發明的進一步技術方案是：所述網格塔形結構為軸對稱四棱臺，所述四棱臺的四個側面相同，且為等腰梯形，所述四棱臺的上底面和下底面為正方形，且下底面的邊長大于上底面的邊長；

本發明的進一步技術方案是：可在形狀記憶合金絲表面裝涂金屬涂層，以適應不同的衛星天線需要。

本發明的進一步技術方案是：所述形狀記憶合金絲材料為Ni-Ti合金；

本發明的進一步技術方案是：所述塔形骨架天線上底面設計有與衛星主體連接和作動的機械接口。

本發明的有益效果：本發明通過一種可展開的塔形衛星天線骨架結構，解決以下問題：

1.使用記憶合金技術，減小衛星天線展開的執行機構質量與復雜度，提高展開的可靠性；

2.本發明的天線展開機構可與其他特殊展開機構融合設計，比如太陽帆展開機構，或者太陽能電池帆展開機構，從而能節省結構重量，提高效率；

3.通過調整網格的位置與形狀，可調節塔式衛星天線骨架結構的一階固有頻率，使衛星天線結構的固有頻率規避衛星或各個分系統的固有頻率；

4.所述塔形衛星天線骨架，因其金屬材質，可將其作為天線使用。該塔形衛星天線骨架口徑大，克服了現有天線增益不足的問題，增強了塔形天線的增益，提高對地通訊能力。