[發明專利]基于三棱柱可折展單元的拋物柱面天線

在審

• 申請號: 202111500464.5
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114256604A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 王曉凱;劉天明;杜江華;周鑫;湯唯;李明;楊麗;陳曉峰
• 申請（專利權）人: 上海宇航系統工程研究所
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/08;H01Q19/10;H01Q15/16
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明公開了基于三棱柱可折展單元的拋物柱面天線，包括折展支撐結構、支撐立柱、索網結構以及柔性反射面，折展支撐結構由若干三棱柱可折展單元排列而成，三棱柱可折展單元包括三根豎直放置的腹桿，每根腹桿的頂端可轉動連接兩根上弦桿，每根腹桿的底端可轉動連接兩根下弦桿，通過三棱柱單元可折展設計實現天線支撐結構的展開，索網結構為柔性反射面的成形提供張力，柔性反射面鋪設在索網結構上，張拉成特定的拋物柱狀曲面，采用三棱柱可折展單元實現天線結構的展開，通過三棱柱可折展單元的拼接可拓展天線的展開尺寸，同時提升了天線反射面支撐結構的剛度利于反射面高精度成形與形面保持，適應于星載大型載荷天線反射器。

技術領域

本發明屬于天線的設計領域，尤其涉及基于三棱柱可折展單元的拋物柱面天線。

背景技術

隨著空間科學技術的迅猛發展，衛星天線已成為各航天系統不可或缺的重要組成部分，在衛星通信、深空探測、對地觀測和陸地遙感等領域發揮著重大的作用。為了滿足高增益、多頻段等使用要求，星載天線朝著大型化、高精度等方向發展；同時受運載能力的限制，輕量化、可收展是星載天線的必然趨勢。

星載柱面天線是各類型星載天線的一種，其具有方向性強、增益高、易于光束自動掃描等特點，成為星載天線新的主要發展方向之一。目前，星載柱面天線已開始應用于降水雷達、通信衛星等多類航天器上，如美國PR-2降雨雷達天線采用拋物柱面形式。星載大型可展開柱面天線多采用充氣展開形式或者網狀反射面可展結構形式。充氣式天線反射面采用柔性材料并通過充氣的形式展開，相比于網狀天線，其展開型面精度控制難度大且展開穩定性較差。已公布的申請號為201611087678.3的四棱柱模塊化可展開拋物柱面天線支撐結構由四個正交的四邊形折展單元組成的四棱柱模塊單元拼接而成，雖實現了兩軸展開的運動協調，但由四邊形折展單元組成的四棱柱模塊剛度低、易變形、不穩定，不利于反射面高精度成形和形面保持；已公布的申請號為201710616247.X的基于張拉結構的拋物柱面網狀天線采用鉸接肋與一維桁架實現柱面天線兩個方向的展開，鉸接肋與一維桁架是開環結構，天線支撐結構剛度低，通過張拉具有一定的剛度提升，但提升有限，支撐結構依然存在著結構易變形、穩定性差等不利于反射面成形與形面保持等缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供基于三棱柱可折展單元的拋物柱面天線，通過三棱柱可折展單元的拼接可拓展天線的展開尺寸，同時提升了天線反射面支撐結構的剛度利于反射面高精度成形與形面保持。

為解決上述問題，本發明的技術方案為：

基于三棱柱可折展單元的拋物柱面天線，包括索網結構、折展支撐結構、支撐立柱和柔性反射網，所述柔性反射網和所述支撐立柱分別位于所述索網結構的上方和下方，所述折展支撐結構位于所述支撐立柱的下方；

所述折展支撐結構由若干三棱柱可折展單元排列而成，所述三棱柱可折展單元包括三根豎直放置的腹桿，每根所述腹桿的頂端可轉動連接兩根上弦桿，每根所述腹桿的底端可轉動連接兩根下弦桿；

當需要展開所述拋物柱面天線時，所述相鄰兩根腹桿間的一對上弦桿之間夾角轉動至180°，且相鄰所述上弦桿連接組成上三角框，所述相鄰兩根腹桿間的一對下弦桿之間夾角轉動至180°，且相鄰所述下弦桿連接組成下三角框；

當需要收攏所述拋物柱面天線時，所述上三角框與下三角框的三邊通過外力輔助同時解鎖，所述上弦桿向下轉動至與所述腹桿相平行，所述下弦桿向上轉到至與所述腹桿相平行；

所述三棱柱可折展單元帶動所述折展支撐結構展開，當所述折展支撐結構展開到位后，所述折展支撐結構的上表面和下表面分別形成同心軸的前圓柱面和后圓柱面，所述索網結構的上表面張拉成拋物柱面形狀，所述柔性反射面鋪設于所述索網結構上，張拉成拋物柱狀曲面。

優選地，所述索網結構為單層索網結構或雙層索網結構。