[发明专利]一种基于双剪刀桁架机构的索网抛物柱面可展开天线装置

说明书

本发明属于天线技术领域，公开了一种基于双剪刀桁架机构的索网抛物柱面可展开天线装置，金属丝网反射面采用柔软的镀金钼丝或钨丝编织成网；支撑索网包括横向柔索、纵向柔索和竖向调节索，每根纵向柔索呈抛物线形，与横向柔索编织形成前、后抛物柱面形网面，竖向调节索连接前、后网面；通过柔索编织形成的抛物柱面形支撑索网；金属丝网固定在索网上形成抛物柱面反射面，调节支撑索网中柔索受力对金属丝网反射面形面精度进行调整；采用可展开桁架对支撑索网实施悬挂实现天线的展开；所述可展开桁架机构整体呈方形，由多个可展开单元A串接而成。本发明不需要增加复杂的驱动机构和额外的同步机构，结构简单可靠，降低了天线设计的复杂程度。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种基于双剪刀桁架机构的索网抛物柱面可展开天线装置。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：随着航天科学技术的迅速发展，星载天线作为卫星系统的关键设备之一，在卫星通信、定位与导航、深空探测等空间任务领域发挥了重要作用。为了满足高频域、高增益、大功率等要求，星载天线逐渐趋于大口径方向发展。但由于现有发送设备存储空间、载荷等对口径较大的天线发射有一定限制，因此对于大口径天线必须做成可展开的。抛物柱面天线具备易于光束自动扫描、高增益、强方向性等特点，在远程通信、电子侦察、降雨雷达等需要采用强方向性星载天线的空间任务中发挥关键作用。世界上一些国家比如美国、德国、日本等均在抛物柱面天线各项技术中取得了重要的研究成果，最具代表性的当属美国已经通过携带柱面天线的降雨测试雷达实现地球降雨分布的探测。传统的抛物柱面天线由刚性构件支撑一体化刚体反射面构成，虽然型面精度高，但一体化纯刚性构形导致天线质量重、体积庞大，以致运载工具载荷空间和承载能力无法满足运输要求，因此该类天线不能直接用作星载天线；对于传统抛物柱面天线由于是一体化刚性构型导致质量重，体积庞大，运载工具有效载荷能力无法达到运输要求，因此不能直接用作星载天线。

对于可展开固体表面天线，单元体积大，导致收纳率低；充气展开天线由于气体的流动性导致型面精度、稳定性差。目前可展开的抛物柱面天线主要有可展开固体表面和充气展开两种类型。可展开固体表面天线通过单元相对转动实现折展，各单元由刚性背架支撑固体反射面构成，因为单元体积较大，以致天线收纳率低，无法满足星载天线的大型化需求。充气式抛物柱面通过充气的形式实现驱动展开，收纳后体积明显降低，但由于气体较强的流动性导致该类天线形面精度、稳定性较差。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)传统的抛物柱面天线由刚性构件支撑一体化刚体反射面构成，天线整体体积庞大、质量较重，运载工具承载能力无法满足反射要求，不能直接用作星载天线。

(2)目前可展开的抛物柱面天线或为可展开固体表面或采用充气展开，可展开固体表面天线收纳率低，难以满足星载天线的大型化要求；充气展开抛物柱面天线形面精度及稳定性差。

解决上述技术问题的难度和意义：在运载工具载荷受限的前提下，天线设计需要满足多项要求。索网结构具备多种优势，能够有效解决上述难点，设计可靠的折展机构支撑抛物柱面索网结构在抛物柱面天线发展过程中具有重要意义。

抛物柱面天线在空间任务中扮演重要角色。在满足运载工具有限承载能力的前提下，天线结构需要同时满足质量轻、可折展、收纳率高、形面精度及稳定性调控简单可靠的设计要求是解决上述技术问题的难点之一。索网结构作为一种柔性受力系统，其受力点、受力水平对形面精度、展开平稳性具有显著的积极影响，而且质轻易折叠，收纳率高，易于实现大口径。因此设计一种结构轻巧可靠的桁架可展开机构支撑抛物柱面索网结构是解决上述技术难点的有效措施之一，在抛物柱面可展开天线的发展过程中具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于双剪刀桁架机构的索网抛物柱面可展开天线装置。