[发明专利]一种径向肋抛物柱面天线、控制方法、星载可展开天线

说明书

本发明属于星载可展开天线技术领域，公开了一种径向肋抛物柱面天线、控制方法、星载可展开天线，包括中心轮毂、柱状径向肋、矩形波导、馈源、撑腿、柱状副面和金属丝网，柱状径向肋由一系列不同的径向肋组成，形成抛物柱面形状，投影为矩形；柱状副面由曲线沿柱状方向拉伸而成，投影为矩形，柱状径向肋安装在中心轮毂上；柱状径向肋由多个不同曲线肋组成，这些曲线肋组合在一起，即可构成抛物柱面；中心轮毂的端面上留有波导孔，撑腿通过螺钉之间连接在波导上，柱状副面通过螺钉连接在撑腿上，以此来构成天线传输和接收系统的主要结构。本发明的径向肋抛物柱面天线具有高精度、高频段的特点，能够应用于星载可展开抛物柱面天线领域。

技术领域

本发明属于星载可展开天线技术领域，尤其涉及一种径向肋抛物柱面天线、控制方法、星载可展开天线。

背景技术

目前：随着航天科技技术的飞速发展，在轨航天器的数目不断增加，空间电磁环境也日益复杂。传统天线相对较低的频段和精度已不能满足高速率、高容量的通信需求；并且，传统的单波束天线在增益和精度方面已经很难提高，更为重要的是，该类型天线不能用于多频段、高频段的信号传输。而抛物柱面天线由于其反射面独特的成形方式，能够实现波束自动扫描和多频段、高频段和信号传输。所以抛物柱面天线逐渐成为研究的热点之一，其主要应用于天基目标检测、空间遥感、水资源探测等领域。为了提高天线的增益和更加快速、准确的获取微弱的地面信号，天线结构尺寸大型化已经成为了必然的发展趋势，而传统的固面发射面不能实现大型化设计，所以必须设计一种具备高收纳比、轻质量、低面密度特点的可展开天线。由于网状抛物柱面可展开天线除具备上述特点外，还具备高频段、高精度的特点。因此，网状抛物柱面可展开天线具有重要的研究意义。

2011年，美国空间研究实验室的Stever A. Lane等人研究了PAFR(phased-array-fed reflector)大尺寸抛物柱面雷达天线（Cooley M. Phased Array Fed Reflector(PAFR) antenna architectures for space-based sensors[C]// AerospaceConference. IEEE, 2015:1-11.），该结构用伸展臂展开后构成抛物柱面网络，其展开长度为108m，天线的动力来源由电机提供，整体结构通过桁架来支撑，反射面的型面精度通过绳索来进行调节，复合应变能铰链将多个相控阵馈源面板连接起来，在螺杆导轨上进行展开和锁定。北京航空航天大学秦波等人提出了一种可展收抛物柱面天线（秦波.可展收抛物柱面天线机构的设计与分析[J].机械工程学报,2020, 56(5):100-107.），并对其展收机构进行详细分析和设计。该天线主要由网面支撑机构、索网和金属丝网反射面三部分组成，其中，网面支撑机构即为抛物柱面天线展收机构，主要包含抛物线方向上的径向展收机构和基线方向上的轴向展收机构两大部分。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

当前网状抛物柱面可展开天线的频段较低，天线展开后反射面面型精度较低。

解决以上问题及缺陷的难度为：由于通信卫星的数量不断增加，使得空间电磁环境变得更加复杂，各种频段的天线之间容易相互干扰，提高天线的频段变得愈发困难难；天线的柱状径向肋为不规则的曲线肋，在进行加工时容易形成加工误差。

解决以上问题及缺陷的意义为：高频段、高精度的抛物柱面天线具有优越的通信性能，能够应对各种复杂的电磁环境，在一定程度上，有助于增加天线的通信距离。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种径向肋抛物柱面天线、控制方法、星载可展开天线。

本发明是这样实现的，一种径向肋抛物柱面天线包括：

中心轮毂、柱状径向肋、矩形波导、馈源、撑腿、柱状副面和金属丝网；

所述中心轮毂的后端面通过连接机构固定在卫星上，所述中心轮毂的前端面与矩形波导固定连接，所述矩形波导上端通过多个撑腿与柱状副面连接；