[发明专利]一种大型毫米波天线反射面板及其制造方法

说明书

本发明公开了一种大型毫米波天线反射面板及其制造方法，涉及的是卫星通信、无线电测控、深空探测以及射电天文等领域中的一种高精度天线反射面单元面板和制造方法。它由蒙皮、筋梁框架、背板三部分组成，蒙皮为双曲面梯形板，筋梁框架采用“井”字型主体结构，包括主筋梁、副筋梁，主筋梁、副筋梁设计不同高度，背板为按“井”字型主体结构赋形的曲面边框。本发明首先通过结构设计、计算确定结构参数，再采用真空负压胶接工艺成型。本发明旨在提供一种大面积(S＞5㎡)、高精度(RMS＜70μm)、低成本天线反射面板的设计和制造方法。

技术领域

本发明涉及卫星通信、深空探测、大型射电望远镜等领域中的一种大型毫米波天线反射面板及其制造方法，特别适用于工作在Q频段以上的大面积S＞5㎡、高精度RMS＜70μm天线反射面板的设计和制造方法。

背景技术

射电天文和深空探测技术领域的发展方向是高频段、高定位精度、更远测控距离。天线系统作为地面测控中心与探测器联系的桥梁和纽带，面临的挑战主要是更高的表面精度、指向精度及灵敏度。对大口径、高频段的天线而言，为满足天线结构与性能需求，在保证面板精度同时，需要控制面板数量，而面板面积越大，面型精度提升越困难，常规的天线面板已不能满足高精度大天线的建设需求。因此，大口径高精度天线单元面板的设计中如何实现面板的大面积、高精度仍是天线面板的主要研究目标。

目前高精度天线反射面的制造方法主要有精密数控加工制造方法、蜂窝夹层结构胶接成型法以及筋板结构胶接成型法。精密数控加工方法主要用于制造小型高精度天线反射面，可以满足亚毫米波望远镜的精度要求，如KOSMA3米亚毫米波望远镜，面型精度为5μm，但此种制造方法加工成本高、效率低，不适合大型天线反射面的制造；基于“柔性模具、蒙皮开缝、真空负压”胶接成型工艺的蜂窝夹层结构面板可以实现大尺寸、高精度面板的制造，但是此种制造方法主要用于紧缩场的建设，成型工艺复杂，成型过程参数要求控制严苛，制造效率低，成本高，不适合批量化生产。筋板结构胶接成型法是目前国内外大天线单元面板的主要结构形式，如上海65米射电望远镜，美国GBT100米，意大利SRT64米等。

中国专利号201010214168.4，名称为《一种高精度天线反射面面板及其制造方法》公开了一种筋开槽胶接结构天线单元面板及其制造方法，上述大天线单元面板基本上采用此种结构、工艺加工成型。该专利中所述反射面板支撑筋包括周向设置的Z型环筋梁和径向设置的Z型纵筋梁，此种接近于四边形的支撑结构刚性弱，面板处于不同姿态情况下，不利于大面积反射面板结构保型，反射面板面积越大，变形量越大，特别是面积＞5㎡的面板，面型精度较差。按照此种方法制造的大型天线，单块面板面积受限，主反射面分块数量多，天线面板支撑梁结构相应变得复杂，不利于天线设计、制造，且天线重量增加，其性能无法保证。

中国专利公开号200610012581，名称为《一种无蜂窝夹层的高精度天线反射面制造方法》中公开了一种在传统铆接面板表面再粘接一层蒙皮的天线反射面制造方法。该方法通过粘接一层肤曲面板提高了传统铆接面板的精度，但在制造方面存在以下不足：

1、该方法制造每块面板需要拉伸两次蒙皮，需要增设铆接模胎，成本高、效率低，而且铆接成型的骨架易变形，精度难以控制；

2、大型天线反射面面板面积大、曲率小，拉伸成型的蒙皮贴模精度差，此种方法不适用；

3、肤曲面板与铆接面板间需要涂覆大量的胶粘剂，胶粘剂用量多，固化过程中产生较大的内应力，成型后的面板精度难以保证。

综上所述，现有反射面板制造技术无法解决大面积、高精度面板的成型问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大型毫米波天线反射面板及其制造方法，该方法制造的大面积反射面板S＞5㎡，具有刚度大、精度高RMS＜70μm、重量轻的特点。在大型天线建设中应用此方法，可以有效减少主反射面分块数量，简化天线背架结构设计，降低天线结构重量，提高天线性能。