[发明专利]一种基于空间混合结构的双偏置天线副面支臂及制造方法

说明书

本发明公开了一种基于空间混合结构的双偏置天线副面支臂及制造方法，它涉及通信、测控以及射电天文等领域中的双偏置反射面天线的副面支臂技术。旨在提供一种高精度、轻量化、高刚度且适合批量生产的副面支臂结构。它包括边框、单层空间桁架和双层空间桁架等。边框为五边形结构，单层桁架由多个三角形单元组成，双层空间桁架由多个三角锥和四角锥单元组成，支臂整体结构形成了稳定的空间结构，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，能够有效提高天线系统的整体刚度和动态性能，同时能够降低制造成本和安装、运输成本。

技术领域

本发明涉及双偏置反射面天线技术领域，特别是指一种基于空间混合结构的双偏置天线的副面支臂及制造方法，适用于高精度、快速安装的中等口径的双偏置反射面天线的生产和制造。

背景技术

反射面天线因具有强方向性而广泛用于通信、测控和射电天文领域中。其中，双偏置天线是反射面天线中重要的一种类型，该类型天线消除了副面和馈源对口径的遮挡，同时也消除了副面对馈源的反作用，改善了馈电系统的匹配。因此，双偏置天线更适合于高增益、低旁瓣和低交叉极化等高性能要求的场合。

对于双偏置天线系统，副面的位置精度决定了天线的电气性能，特别是当天线做俯仰运动时，用于支撑副面或馈源的支臂结构刚度直接影响了天线的动态性能。为了提高副面支臂刚度，传统的支臂采用桁架结构，这种结构形式虽然可以支撑副面或馈源，但存在以下缺陷：

（1）精度低。传统支臂的桁架结构，一般采用焊接工艺成型，构件精度低，在使用中也易产生应力变形，影响副面或馈源的位置精度；在安装过程中，该类结构也不易实现对副面的位姿调整，导致天线系统在初始状态时的电气性能不佳。

（2）重量重。为了抵抗天线在做俯仰运动时由于重力引起的副面位置变化，传统的桁架结构制作的都过于笨重，导致成本上升；同时，过重的支臂又导致其自身重力变形的加大，这也是目前中等口径双偏置天线所面临的问题。

（3）刚度差。传统支臂结构，只是在俯仰面内进行了刚度的加强，其侧向刚度和扭转刚度则较弱，因此，传统的中等口径双偏置天线在抗风扰方面和动态特性方面，电气指标将会降低。

公告号为CN201364961U的中国专利《一种小口径偏置直播卫星电视接收天线》中公开了一种用于卫星电视接收的单偏置小口径接收天线；公告号为CN204632900U的中国专利《一种平板反射阵列天线用馈源支臂》中公开了一种用于便携式平板天线的馈源支臂结构；公开号为CN104167612A的中国专利《一种便携式双偏置抛物面天线》中公开了一种用于卫星通信的双偏置便携式天线。上述的三个专利虽然适合于小型化的偏置天线或平板天线的馈源和副面的支臂结构，但对于中等口径的双偏置反射面的副面支臂来说，存在以下不足：

（1）只适合于小口径类天线。上述三个专利所涉及的支臂结构仅适用于小口径天线，如卫星电视接收天线和便携式卫通天线，其主面口径仅为1米范围，副面口径仅为几百毫米，对于中等口径的双偏置天线来说，当其副面口径约为5米时，上述三种方法则不能满足要求。

（2）副面或馈源支臂刚度弱。在上述的三个专利中所涉及的支臂类型，均为单杆或双杆结构方式，如果中等口径的双偏置天线的副面支臂也采用该种方式，则支臂刚度较差，会导致副面位移过大，从而影响天线系统电气性能。

（3）只适用于单频段工作。当天线需要多组馈源工作时，上述三种方法无法满足足够的安装空间。

公开号为CN103474741A的中国专利《环焦天线副面介质支撑罩及其制备方法》中公开了一种采用玻璃纤维材料支撑环焦天线副面的方法；公开号为CN101378152A的中国专利《由介质锥支撑副面的双反射面天线》中公开了一种由介质材料对副面进行支撑的方法。上述两个专利虽然适合于部分双反射面天线中的副面支撑，但对于双偏置天线中副面支臂来说，仍会存在以下不足：