[發明專利]大口徑極化線柵纏繞裝置

有效

• 申請號: 201911288239.2
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111204610B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 李果;萬人民;楊永濤;李姣;李娜;趙泓濱;李彬;吳利英;雷靜;袁歲維;郭良
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十九研究所
• 主分類號: B65H54/28
• 分類號: B65H54/28;B65H59/38;B65H75/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種大口徑極化線柵纏繞裝置，包括工作平臺、繞線機構、排線機構、放線機構、控制單元；繞線機構能夠繞旋轉軸線旋轉，排線機構的平臺移動方向與繞線機構旋轉軸線平行；放線機構安裝于排線機構的平臺上，金屬絲線能夠從放線機構以恒定張力放出，并在安裝了線柵環的繞線機構上繞制；控制單元控制旋轉框架轉速、排線機構平臺移動速度以及放線機構的放線速度。本發明中的放線機構為變線速恒張力主動放線系統，包括線盤、放線機構電機驅動裝置、壓線棒、雙導輪緊絲器、軸角傳感器、導向輪、張力控制器、導線棒；通過電動驅動裝置、雙導輪緊絲器、軸角傳感器的聯合作用，可以實現放線速度的閉環控制，可防止出現斷線或絲線松弛。

技術領域

本發明涉及一種大口徑極化線柵纏繞裝置。

背景技術

極化線柵作為一種低損耗的極化分離器，是一種用來對電磁波進行極化分離的準光學設備，其作為一種低損耗的極化器，在微波、毫米波、亞毫米波及遠紅外波段應用廣泛。我國“高分一號”衛星、風云三號“微波濕度計”及國家空間中心微波遙感部研制的“全極化微波輻射計定標源”等方面都有重要應用。

極化線柵主體由一系列等間距、垂直或水平排列的金屬絲構成。在理想情況下，當入射電磁波垂直極化方向與極化線柵平行時，則垂直極化電磁波被反射，水平極化電磁波完全透過；反之，當入射電磁波水平極化方向與極化線柵平行時，則水平極化電磁波被反射，垂直極化電磁波完全透過。

在制作極化線柵時，極化線柵的纏繞工藝是影響極化線柵工作性能的關鍵。吉林大學碩士學位論文《極化線柵纏繞裝置及其伺服系統的設計研究》描述的一種線柵纏繞裝置及其制作方法，繞線機構本身非圓柱狀，而是扁平狀，旋轉過程中必然導致放線速度變化，為此專門使用了AE電子張力控制器實現恒張力放線，同時可用于儲存、拉緊絲線。

但該文獻中的極化線柵口徑僅為Φ500mm，而新的設計要求將極化線柵口徑擴大到Φ1500mm，導致絲線張力幅度變化更大，繞線速度要求更高(否則繞線時間太長)，斷線機率更高，張力控制精度要求更高，極化線柵剛性要求更高，所以研制難度更大。

上述文獻中的裝置不能滿足口徑Φ1500mm線柵的繞制，根本原因主要是：

原技術方案放線裝置中線盤為無驅動裝置的被動放線，僅僅采用電子張力控制器保證絲線張力恒定并儲存絲線，但對于Φ1500mm線柵，由于旋轉框架尺寸隨之擴大(旋轉框架用于安裝固定線柵環，隨線柵環一起旋轉，其尺寸必須大于線柵環外形尺寸)，若以同樣速度旋轉，其速度變化幅度將會增加3倍，僅靠張力控制器已經不能滿足要求，因為速度變化幅度過大，超出了張力控制器控制能力范圍(響應速度無法跟上，線盤慣量太大)，將會出現斷線或絲線松弛問題。

此外，具體工藝上，原技術方案也存在以下細節問題：

1.旋轉框架剛度、硬度需要提高。旋轉框架尺寸較原技術方案擴大了3倍，作用在旋轉框架圓管上的絲線圈數也增加了3倍，故作用力也增加了3倍，圓管受力會向內發生彎曲變形，使得絲線松弛，故為了降低圓管彎曲變形，必須提高旋轉框架的剛性，保證線柵絲線的張力。此外，原技術方案圓管采用尼龍材料，該材料硬度低，多次使用后材料表面出現印痕，不能滿足多次繞線的要求，必須更改。

2.原技術方案旋轉機構裸露在外，對于小型線柵纏繞裝置還能接受，對于大型線柵纏繞裝置，裸露的旋轉機構在工作過程中顯然是不安全的，容易造成人身和設備安全事故。因此必須將設備封閉隔離。

3.原技術方案中，旋轉機構與排線機構在同一水平面上布局，重心較高，工作過程中的振動會通過工作平臺放大，將會使排線精度惡化，因此應優化布局方案，抑制振動的對線柵間距的影響。

4.原技術方案中，線柵本身結構方案為絲線位于線柵環一側，而絲線具有一定張力，會使線柵環變形、絲線松弛，線柵口面平面度變差，對于大口徑線柵，由于絲線數量更多，所受的絲線張力更大，變形更大，問題更為突出，其結果將會使口面平面度超差。因此，必須改變線柵結構，降低口面平面度誤差。

發明內容