[發明專利]一種基于雙剪刀桁架機構的索網拋物柱面可展開天線裝置

有效

• 申請號: 201810854536.8
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN109149119B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 孫國輝;杜敬利;張樹新;張逸群;楊東武
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q15/16
• 分類號: H01Q15/16;H01Q19/12;H01Q1/28
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明屬于天線技術領域，公開了一種基于雙剪刀桁架機構的索網拋物柱面可展開天線裝置，金屬絲網反射面采用柔軟的鍍金鉬絲或鎢絲編織成網；支撐索網包括橫向柔索、縱向柔索和豎向調節索，每根縱向柔索呈拋物線形，與橫向柔索編織形成前、后拋物柱面形網面，豎向調節索連接前、后網面；通過柔索編織形成的拋物柱面形支撐索網；金屬絲網固定在索網上形成拋物柱面反射面，調節支撐索網中柔索受力對金屬絲網反射面形面精度進行調整；采用可展開桁架對支撐索網實施懸掛實現天線的展開；所述可展開桁架機構整體呈方形，由多個可展開單元A串接而成。本發明不需要增加復雜的驅動機構和額外的同步機構，結構簡單可靠，降低了天線設計的復雜程度。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，尤其涉及一種基于雙剪刀桁架機構的索網拋物柱面可展開天線裝置。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：隨著航天科學技術的迅速發展，星載天線作為衛星系統的關鍵設備之一，在衛星通信、定位與導航、深空探測等空間任務領域發揮了重要作用。為了滿足高頻域、高增益、大功率等要求，星載天線逐漸趨于大口徑方向發展。但由于現有發送設備存儲空間、載荷等對口徑較大的天線發射有一定限制，因此對于大口徑天線必須做成可展開的。拋物柱面天線具備易于光束自動掃描、高增益、強方向性等特點，在遠程通信、電子偵察、降雨雷達等需要采用強方向性星載天線的空間任務中發揮關鍵作用。世界上一些國家比如美國、德國、日本等均在拋物柱面天線各項技術中取得了重要的研究成果，最具代表性的當屬美國已經通過攜帶柱面天線的降雨測試雷達實現地球降雨分布的探測。傳統的拋物柱面天線由剛性構件支撐一體化剛體反射面構成，雖然型面精度高，但一體化純剛性構形導致天線質量重、體積龐大，以致運載工具載荷空間和承載能力無法滿足運輸要求，因此該類天線不能直接用作星載天線；對于傳統拋物柱面天線由于是一體化剛性構型導致質量重，體積龐大，運載工具有效載荷能力無法達到運輸要求，因此不能直接用作星載天線。

對于可展開固體表面天線，單元體積大，導致收納率低；充氣展開天線由于氣體的流動性導致型面精度、穩定性差。目前可展開的拋物柱面天線主要有可展開固體表面和充氣展開兩種類型。可展開固體表面天線通過單元相對轉動實現折展，各單元由剛性背架支撐固體反射面構成，因為單元體積較大，以致天線收納率低，無法滿足星載天線的大型化需求。充氣式拋物柱面通過充氣的形式實現驅動展開，收納后體積明顯降低，但由于氣體較強的流動性導致該類天線形面精度、穩定性較差。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

(1)傳統的拋物柱面天線由剛性構件支撐一體化剛體反射面構成，天線整體體積龐大、質量較重，運載工具承載能力無法滿足反射要求，不能直接用作星載天線。

(2)目前可展開的拋物柱面天線或為可展開固體表面或采用充氣展開，可展開固體表面天線收納率低，難以滿足星載天線的大型化要求；充氣展開拋物柱面天線形面精度及穩定性差。

解決上述技術問題的難度和意義：在運載工具載荷受限的前提下，天線設計需要滿足多項要求。索網結構具備多種優勢，能夠有效解決上述難點，設計可靠的折展機構支撐拋物柱面索網結構在拋物柱面天線發展過程中具有重要意義。

拋物柱面天線在空間任務中扮演重要角色。在滿足運載工具有限承載能力的前提下，天線結構需要同時滿足質量輕、可折展、收納率高、形面精度及穩定性調控簡單可靠的設計要求是解決上述技術問題的難點之一。索網結構作為一種柔性受力系統，其受力點、受力水平對形面精度、展開平穩性具有顯著的積極影響，而且質輕易折疊，收納率高，易于實現大口徑。因此設計一種結構輕巧可靠的桁架可展開機構支撐拋物柱面索網結構是解決上述技術難點的有效措施之一，在拋物柱面可展開天線的發展過程中具有重要的現實意義。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于雙剪刀桁架機構的索網拋物柱面可展開天線裝置。