[发明专利]一种内外边数为1比2的单层空间结构的天线副面背架及制造方法

说明书

本发明公开了一种内外边数为1比2的单层空间结构副面背架及制造方法，它涉及通信、测控以及射电天文等领域中双反射面天线的副面背架技术。旨在提供一种轻量化、高刚度、易安装且适合批量生产的副面背架。它包括内环支撑、外环支撑、主杆、斜杆、内环球节点和外环球节点等。内环支撑和外环支撑为多边形形式，且内环支撑和外环支撑的边数之比为1:2。副面背架为单层空间结构，由多个三角形单元组成，具有稳定的力学特性，各节点连接方式采用螺栓球结构。本发明具有结构刚度好、重量轻和快速安装的特点，同时能够降低制造成本和安装、运输成本，特别适用于大中型双反射面天线中的副面背架结构。

技术领域

本发明涉及通信、测控以及射电天文等领域中双反射面天线的副面背架及制造方法，更具体地讲，涉及中等口径副面的轻量化、高刚度背架结构，尤其适用于大批量、快速安装的中大型口径双反射面天线的生产和制造。

背景技术

反射面天线具有高增益、低旁瓣等特点，广泛应用于通信、测控以及射电天文等领域中，双反射面天线与单反射面天线相比，有以下优点：

(1)由于增加了副面，几何参数增多，便于按照各种需求灵活地进行设计；

(2)可以采用短焦距抛物面作主反射面，减小了天线的纵向尺寸；

(3)由于副面的引入，馈源可以安装在抛物面顶点附近，使馈源和接收机之间的传输路径缩短，减少了传输过程的噪声。

基于以上原因，双反射面天线的地位比单反射面天线更加重要，特别适用于高性能、宽频带和多频段等重要场合。

双反射面天线由主面、副面和馈源三者组成，其中副面用于反射来自主面或馈源的电磁波，其性能直接影响了天线系统的整体指标。副面背架用于支撑副面并为其提供刚度，副面的表面精度和位置精度直接由背架决定。因此，副面背架结构是双反射面天线系统中的核心部件。

对于口径为1500～8000mm的副面而言，如果采用整体式结构，将受到机械制造能力的限制，一般采用分块形式。分块形式副面均由背架来提供连接和支撑，传统的副面背架一般是由中心体、辐射梁和环拉杆等组成，辐射梁沿中心体圆周均匀分布，并由环拉杆连接形成天线背架，如中国专利公开号CN101630776A，名称为《容易调节的反射面板背架结构和反射面板支撑结构》中公开了一种易调节的反射面板背架结构。

在传统的副面背架结构中，中心体采用圆筒形式，内部衬有加强筋板，经焊接成型；辐射梁是由若干型材经焊接后形成平面桁架结构。这种背架结构形式虽然可以满足天线电气性能指标，但存在以下缺陷：

(1)自重变形大。传统的副面背架采用中心体和桁架组合方式。中心体采用实板成型，在内部设置有环向和径向的加强筋板，桁架由若干个沿圆周分布平面辐射梁组成。该种结构形式，虽然能够满足副面的精度要求，但会导致背架重量升高，进而增大支撑副面系统的整体结构的变形，影响了副面的位置精度。

(2)表面精度差。由中心体和辐射梁以及环拉杆组成的传统副面背架，其中心体位置刚度非常高，而辐射梁位置刚度偏弱，造成背架在结合位置的刚度不连续，使得副面精度变差。

(3)天线效率低。为了减小由于过重的副面背架引起的变形，需要加大支撑系统的几何尺寸，以提高刚度和位置精度，这样会使得支撑系统所产生的口径遮挡增大，造成天线总体效率降低。

中国专利公开号CN105281036A，名称为《副面姿态空间六维调节机构》中公开了一种用于卫通天线的副面位姿调节机构；中国专利公开号CN203910974U，名称为《一种含有摆动调整机构的天线副反射面系统》中公开了一种采用曲柄摇杆机构调整副面姿态的装置；中国专利公开号CN202712431U，名称为《一种含有固定调整机构的天线副反射面系统》中公开了一种大型天线的副面六自由度并联调整机构。上述几种机构虽然能够对副面进行位置或姿态的调整，但对其中所涉及到的有关副面背架方面来说，存在以下不足：