[發明專利]一種適用于衛星的可展開充氣天線

有效

• 申請號: 202010422035.X
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN111555011B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 杜志貴;楊峰;任維佳;向曉霞
• 申請（專利權）人: 長沙天儀空間科技研究院有限公司
• 主分類號: H01Q1/08
• 分類號: H01Q1/08;H01Q1/28
• 代理公司: 北京之于行知識產權代理有限公司 11767
• 代理人: 何志欣

本發明涉及一種適用于衛星的可展開充氣天線，所述充氣天線至少包括柔性天線折疊面和展開組件，所述展開組件配置為以充氣壓力作為驅動力驅動其第一級展開組件向外擴張以帶動至少部分所述柔性天線折疊面的展開，待所述第一級展開組件擴張至第一級完全展開位置時，第二級展開組件因受到所述第一級展開組件對其施加的驅動力而以釋放位于所述柔性天線折疊面上的形狀記憶材料板的形狀記憶效應的方式分級地擴張，從而使得所述柔性天線折疊面從下往上分級可控地以增大有效展開面積且減小展開沖擊過載的方式進行不完全或完全空間展開。

本發明是申請號為201910065416.4，申請日為2019年1月23日，申請類型為發明，申請名稱為一種空間可展開的充氣天線的分案申請。

技術領域

本發明涉及航天技術、天線技術領域，尤其涉及一種空間可展開的充氣天線。

背景技術

隨著衛星尺寸變小，天線的可部署性問題尤其重要。雖然小型化衛星的傳感器和操作電子設備可以縮放到極小的體積，但是這種小型化衛星用于通信的信號的波長不會相應地縮放。鑒于信號的波長決定了用于傳送該信號的天線的尺寸，用于小型化衛星的天線仍具有與較大衛星相似的尺寸。靜止軌道衛星以及深空探測活動需要長距離的通信測控，因此保證接收端具有較大的信號功率是非常重要的，而要保證接收端具有較大的信號功率唯有增大天線面積。因此大型、超大型天線系統是高軌電子偵察衛星、高軌移動通信衛星和深空探測衛星等工作的必備條件和重要保障，天線尺寸往往需要達到百米以上甚至更大。采用目前傳統的空間結構構件技術建造這種大型天線系統存在很大的困難，及時建造出來，也由于受其發射質量和發射體積過于龐大等限制而難于應用。星載大型可展開天線已被廣泛應用于地球靜止軌道通信衛星、跟蹤與數據，中繼衛星、電子偵察衛星等多種衛星上，甚至還可以在空間攻防中作為微波武器使用。正是由于其具有廣闊的應用前景，各發達國家競相發展該項技術，在這方面投入了大量的時間和精力，經過幾十年的研究，特別是近20年，發達國家在空間可展開天線技術方面己經取得了長足的進步。國內對于該領域的研究也相當活躍，設計出多種可控展開結構用于航天及其他領域。

目前，世界上主要的航天國家在充氣式可展開天線方面做了大量的工作。充氣式可展開天線具有成本低廉、存儲體積小、重量輕、可靠性高等優點，能夠實現傳統結構很難達到的性能，是一種具有廣闊應用前景的天線形式。固體反射面天線展開口徑D在1.5～8m之間，收攏直徑d與展開口徑D之比在0.36～0.44之間，收攏后的高度h與D之比在0.37～0.54之間；充氣式展開口徑為14m，收納率分別為0.06和0.14；金屬網面天線展開口徑為5～15m，收納率分別為0.07～0.22和0.05～0.93。可見充氣式天線兩項指標均好于其它兩種天線，金屬網面天線次之，固體反射面天線最差。發射前天線收納成很小的體積，進入軌道后，通過氣體使結構膨脹至展開狀態，當外部溫度逐漸達到一個較高值時，經過化學樹脂處理的柔性材料發生硬化作用，在太陽紫外光的照射下也可以使材料硬化。充氣天線技術一旦技術成熟并成功應用，由于它收攏體積小、質量輕、展開可靠性高的突出優點，將有可能替代現有多種超大口徑機械展開式空間天線的結構形式。雖然充氣式可展開天線突出的特點是收納率大、質量小、展開可靠性高且口徑適應范圍廣，在未來空間探索中具有非常重要的應用前景，但是在其設計與制備上需要克服和解決大量的技術難題。空間碎片和在深空環境較強的高能粒子輻射給充氣式可展開天線在材料的選擇和設計上帶來了嚴峻的挑戰，很難得到較高的形面精度，工作頻率低，技術尚不成熟。