[發(fā)明專利]一種小衛(wèi)星天線綜合試驗(yàn)測試系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410318685.4
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN104155538B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邸國棟;徐云飛;白照廣;李長俊;陸春玲
• 申請（專利權(quán)）人: 航天東方紅衛(wèi)星有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;H01Q1/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種小衛(wèi)星天線綜合試驗(yàn)測試系統(tǒng)，通過一套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了天線鎖緊、釋放、展開、收攏以及轉(zhuǎn)動等多項(xiàng)主要功能動作的綜合試驗(yàn)和測試，適用于小衛(wèi)星上大型復(fù)雜天線展開試驗(yàn)測試。

背景技術(shù)

航天器在軌運(yùn)行期間需要完成與地面或與航天器之間的信息交換，信息交換的過程是通過對無線電信號的收發(fā)來實(shí)現(xiàn)，即通過對能量的轉(zhuǎn)換和傳輸來完成，航天器上安裝的各類天線系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)這一過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于工作需要，天線系統(tǒng)一般安裝于航天器的表面，以消除其與其它系統(tǒng)之間的干擾。對衛(wèi)星而言，星載天線主要用來完成星地以及星星之間的測控和數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。

隨著各類應(yīng)用衛(wèi)星的發(fā)展，星載天線使用需求在不斷提升，特別是對于星地之間的數(shù)據(jù)傳輸天線，在傳輸速率、覆蓋范圍和跟蹤能力等方面的要求在不斷提高。為此，各類具有高數(shù)據(jù)率傳輸、大覆蓋范圍和實(shí)時高精度多維跟蹤指向功能的數(shù)據(jù)傳輸天線應(yīng)用而生，且得到廣泛的使用，此類天線一般具有三個特點(diǎn)：第一，為實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)率傳輸，大多采用窄波束或點(diǎn)波束傳輸方式，這樣要實(shí)現(xiàn)地面大覆蓋范圍和實(shí)時、高精度、多維跟蹤指向就只能通過天線機(jī)動來實(shí)現(xiàn)。因此，根據(jù)任務(wù)需求的不同，此類天線常設(shè)計(jì)有由電機(jī)驅(qū)動的多維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，衛(wèi)星在軌工作期間，根據(jù)衛(wèi)星姿態(tài)以及地面站之間的關(guān)系來驅(qū)動天線實(shí)現(xiàn)對地面站的跟蹤；第二，受運(yùn)載火箭整流罩包絡(luò)的限制，衛(wèi)星發(fā)射時天線一般需要進(jìn)行收攏以減小衛(wèi)星發(fā)射狀態(tài)包絡(luò)尺寸，衛(wèi)星入軌后天線進(jìn)行展開，因而此類天線常在根部設(shè)計(jì)有獨(dú)立的收攏和展開機(jī)構(gòu)；第三，考慮到在衛(wèi)星發(fā)射過程中運(yùn)載火箭產(chǎn)生的力學(xué)環(huán)境對天線的影響，衛(wèi)星發(fā)射時天線還需要進(jìn)行剛性鎖緊以確保天線能夠經(jīng)受住發(fā)射段的動力學(xué)環(huán)境，衛(wèi)星入軌后天線進(jìn)行解鎖釋放并開始正常工作，天線的鎖緊和解鎖釋放功能常通過火工品來實(shí)現(xiàn)。

二維點(diǎn)波束數(shù)傳天線是目前常用的一種高速數(shù)據(jù)傳輸天線，衛(wèi)星在軌工作期間天線一般需要沿俯仰軸和滾動軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)對地面站的指向跟蹤。由于各類機(jī)構(gòu)組件的存在，天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性提高，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都將導(dǎo)致天線功能的喪失，甚至影響到整星任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，因此，必須在地面對天線系統(tǒng)工作的可靠性進(jìn)行充分的試驗(yàn)驗(yàn)證，該項(xiàng)驗(yàn)證工作一般稱之為天線地面展開試驗(yàn)。天線地面展開試驗(yàn)過程中對天線在軌工作環(huán)境模擬的真實(shí)性決定了試驗(yàn)的有效性，但可供進(jìn)行天線展開試驗(yàn)的真空模擬設(shè)備需要大規(guī)模的投入，代價太大，不具有可行性。

進(jìn)行天線地面展開試驗(yàn)時，為解決零重力環(huán)境模擬的難題，一般都采用展開吊架為天線提供重力卸載，但天線地面展開試驗(yàn)時通常存在以下三個問題：一是展開吊架規(guī)模較大，在試驗(yàn)前還需要進(jìn)行多個項(xiàng)目調(diào)試，以滿足天線展開路徑全過程的零重力環(huán)境；二是為滿足天線進(jìn)行展開試驗(yàn)時展開軸位置的要求，大部分衛(wèi)星需要進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，通過調(diào)整衛(wèi)星支架來滿足衛(wèi)星位置要求需要耗費(fèi)大量時間，且不容易滿足要求；三是展開吊架與衛(wèi)星之間是相互獨(dú)立的系統(tǒng)，一旦沒有調(diào)整到位，兩者之間存在的匹配誤差以及環(huán)境影響將對試驗(yàn)效果產(chǎn)生較大影響。天線地面展開試驗(yàn)一直也是衛(wèi)星研制流程中占據(jù)較多時間和資源的工作項(xiàng)目，對衛(wèi)星研制過程影響較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種小衛(wèi)星天線綜合試驗(yàn)測試系統(tǒng)，通過一套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了天線鎖緊、釋放、展開、收攏以及轉(zhuǎn)動等多項(xiàng)主要功能動作的綜合試驗(yàn)和測試，該試驗(yàn)測試系統(tǒng)簡單、有效，試驗(yàn)流程簡潔，試驗(yàn)資源占用少，可操作性強(qiáng)，可靠性高并可廣泛推廣使用。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種小衛(wèi)星天線綜合試驗(yàn)測試系統(tǒng)，包括：天線、衛(wèi)星轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、精度檢測機(jī)構(gòu)、沖擊響應(yīng)采集機(jī)構(gòu)、衛(wèi)星、天線展開機(jī)構(gòu)和試驗(yàn)控制機(jī)構(gòu)；

天線展開機(jī)構(gòu)與天線均安裝在衛(wèi)星上，天線展開機(jī)構(gòu)為天線提供展開過程所需的零重力模擬環(huán)境；

衛(wèi)星安裝在衛(wèi)星轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)上，衛(wèi)星轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)帶動衛(wèi)星轉(zhuǎn)動，從而在天線進(jìn)行多維展開過程中，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星空間姿態(tài)的設(shè)置；

所述衛(wèi)星轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)包括底座、第一支撐框架、控制臺、連接臂、第二支撐框架和轉(zhuǎn)接段；

底座包括四個支撐腳，第一支撐框架通過底座的四個支撐腳與地面連接，并通過調(diào)整底座四個支撐腳的高度實(shí)現(xiàn)第一支撐框架與地面夾角的調(diào)整；

第二支撐框架通過兩個連接臂與第一支撐框架連接，連接臂與第一支撐框架和第二支撐框架均采用鉸鏈的方式連接；

轉(zhuǎn)接段為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，且與第二支撐框架連接，衛(wèi)星轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)接段實(shí)現(xiàn)與衛(wèi)星的連接；