CN105896021B - 星载螺旋天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种星载螺旋天线，用于采用支撑来提升结构刚度，其包括：外导体，具有轴肩或安装面，用于定位支撑结构；螺旋线，与支撑结构装配卡位，从而使天线结构紧凑；以及支撑结构，位于螺旋线与外导体之间，并且由介质材料制成以避免对天线电性能产生影响。因此，通过本发明，在不影响天线电性能的前提下，通过设计支撑结构，改善螺旋天线的传力路径，从而提升螺旋天线的结构刚度看，而通过引入较小的附加质量，使得螺旋天线基频大幅提高，从而满足星载天线发射段力学环境。

Description

星载螺旋天线

技术领域

本发明属于导航领域，具体涉及一种采用支撑来提升结构刚度的星载螺旋天线。

背景技术

航天器在飞行任务阶段需要经历各种力学环境，主要有稳态加速度、振动、噪声和冲击等。星载天线属于航天器上的次级结构，其受振动环境的影响较大，若刚度设计欠佳，动力环境激起其与航天器主、次结构和设备的共振响应，则可能引起结构破坏，进而造成性能失效，影响最终的飞行任务。

因此，在星载天线的结构设计中，需要在设计约束范围内尽可能地提高其设计刚度。一般卫星设计与建造规范中要求星载天线的基频大于100Hz，对于星载螺旋天线而言，其一阶模态基本表现为螺旋线的局部振型，为提升整体设计刚度，就需要对螺旋线的局部刚度进行设计改进。

因此，急需一种能够提升星载螺旋天线结构刚度的方案，不仅可使天线结构紧凑可靠，改善传力路径，并且大为提升了螺旋天线的设计刚度，从而可满足卫星严酷的发射段力学环境。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种新型的星载螺旋天线，在螺旋线与外导体(或其他零件)之间设计支撑结构，在不影响天线电性能的前提下，使螺旋天线结构紧凑可靠，传力路径得以改善，实现了提升螺旋天线整体刚度的设计目标。

本发明提供了一种星载螺旋天线，用于采用支撑来提升结构刚度，其包括：外导体，具有轴肩或安装面，用于定位支撑结构；螺旋线，与支撑结构装配卡位，从而使天线结构紧凑；以及支撑结构，位于螺旋线与外导体之间，并且由介质材料制成以避免对天线电性能产生影响。

具体地，外导体可以为用于定位支撑结构的任意零件。外导体被设计具有：轴肩或安装面，用于支撑结构的定位。支撑结构的端部与螺旋线配做螺旋槽，用于支撑结构与螺旋线的装配卡位。

额外地，根据本发明的星载螺旋天线还可以包括：结构胶，用于在支撑结构与螺旋线之间、以及支撑结构与外导体之间进行粘接；玻璃丝，用于在支撑结构与螺旋线之间进行绑扎，从而使支撑结构可靠，其中，支撑结构上被设计具有供玻璃丝穿丝用的通孔。

优选地，支撑结构包括：支撑杆和堵块，位于螺旋线总高的中间部位，采用的是满足力学性能要求且可机加成形的介质材料。堵决用于对支撑结构进行封闭处理，从而提高了整体刚度。

优选地，支撑结构为支撑块。

优选地，外导体为支撑筒，以及支撑结构为支撑块。

因此，通过本发明，在不影响天线电性能的前提下，通过设计支撑结构，改善螺旋天线的传力路径，从而提升螺旋天线的结构刚度看，而通过引入较小的附加质量，使得螺旋天线基频大幅提高，从而满足星载天线发射段力学环境。

附图说明

图1为本发明的第一优选实施例的螺旋天线的结构示意图；

图2为本发明的第二优选实施例的螺旋天线的结构示意图；以及

图3为本发明的第三优选实施例的螺旋天线的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。

应了解，本发明在螺旋天线的适当部位，在螺旋线与外导体(或其他零件)之间引入支撑结构，该支撑结构选用介质材料，以避免对天线电性能产生影响。

在外导体(或其他零件)上设计相应的轴肩或安装面，用于支撑结构定位。支撑结构端部与螺旋线配做螺旋槽，用于支撑结构与螺旋线的装配卡位。

支撑结构与螺旋线之间、支撑结构与外导体(或其他零件)之间均采用结构胶进行粘接。

进一步地，为了使该支撑结构更为可靠，在粘接的同时，如果结构空间允许，可将支撑结构与螺旋线之间辅以玻璃丝进行绑扎，此时支撑结构上应设计有供玻璃丝穿线用的通孔。

本发明在螺旋线与外导体(或其他零件)之间设计支撑结构，在不影响天线电性能的前提下，使螺旋天线结构紧凑可靠，传力路径得以改善，实现了提升螺旋天线整体刚度的设计目标。本发明适用于但不仅限于星载螺旋天线。

图1为第一优选实施例的结构示意图，图2为第二优选实施例的结构示意图，图3为第三优选实施例的结构示意图。下面结合附图1-3来详细介绍本发明的各个具体实施例。

第一优选实施例

如图1所示，示出了本发明的第一优选实施例的螺旋天线的结构。螺旋线支撑结构包括支撑杆和堵块，位于螺旋线总高的中间部位，玻璃丝绑扎部分为操作环节，未在图中显示。

支撑杆和堵块采用玻璃钢，该材料为介质材料，不会对天线的电性能造成不利影响。此外，该材料具有用于支撑结构所需的力学性能，其弹性模量及强度极限值均可满足使用要求，且该材料可机加成形。

在天线外导体的相应部位设计定位轴肩，用于对支撑结构的定位。

在支撑杆的端部与螺旋线配做螺旋槽，用于与螺旋线的装配定位。此外，在支撑杆的端部设计一通孔，用于玻璃丝绑扎时的穿线。

支撑杆与螺旋线之间、支撑杆与外导体之间均采用结构胶进行粘接。

堵块用于对该支撑结构进行封闭处理，使外导体、螺旋线、支撑杆和堵块连为一体，提高整体刚度。堵块与支撑杆及外导体之间均采用结构胶进行粘接。

为了使该支撑结构更为可靠，在粘接的同时，将支撑杆与螺旋线之间通过玻璃丝进行绑扎。玻璃丝穿过支撑杆端部的通孔，与螺旋线之间缠绕至少3圈。

一般地，螺旋天线外部都会设计有相应的天线保护罩，保护罩外喷涂热控漆，使保护罩内部结构处在较窄的温差范围内，有效改善内部胶粘剂的应用环境，可进一步提高该设计的可靠性。

通过采用上述设计，该螺旋天线具有以下的优点：

1)将螺旋线、外导体、支撑结构有效结合，改善了螺旋天线结构的传力路径，使得结构更为可靠；

2)该支撑结构的采用，未对螺旋天线的电性能造成不利影响，天线结构的重量仅增加了约2.5g；

3)经过分析，未采用该支撑结构前，螺旋天线的基频为83Hz，采用该支撑结构后，螺旋天线的基频为174Hz，基频提升约2倍。

第二优选实施例

如图2所示，示出了本发明的第二优选实施例的螺旋天线的结构。在螺旋线与外导体之间设计支撑块，外导体上设计轴肩，用于支撑块的定位，支撑块端部配做螺旋槽，支撑块与螺旋线、外导体之间采用结构胶进行粘接。支撑块的材料为玻璃钢。通过在适当部位引入该支撑块，此螺旋天线的基频最终提升至164Hz。

第三优选实施例

如图3所示，示出了本发明的第三优选实施例的螺旋天线的结构。在螺旋线与支撑筒之间设计支撑块，在支撑筒上设计支撑块的安装面，用于支撑块的定位，支撑块端部配做螺旋槽，支撑块与螺旋线、支撑筒之间采用结构胶进行粘接。支撑块的材料为玻璃钢，通过在适当部位引入该支撑块，此螺旋天线的基频大幅提高。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种星载螺旋天线，用于采用支撑来提升结构刚度，其特征在于，包括：

外导体，具有轴肩或安装面，用于定位支撑结构；

螺旋线，与所述支撑结构装配卡位，从而使天线结构紧凑；

所述支撑结构，位于所述螺旋线与所述外导体之间，并且由介质材料制成以避免对天线电性能产生影响，

其中，所述支撑结构包括：支撑杆和堵块，位于所述螺旋线总高的中间部位，采用的是满足力学性能要求且可机加成形的介质材料，并且所述堵块用于对所述支撑结构进行封闭处理，从而提高了整体刚度。

2.根据权利要求1所述的星载螺旋天线，其特征在于，所述外导体为支撑筒并且用于定位所述支撑结构。

3.根据权利要求2所述的星载螺旋天线，其特征在于，所述支撑结构的端部与所述螺旋线配做螺旋槽，用于所述支撑结构与所述螺旋线的装配卡位。

4.根据权利要求1所述的星载螺旋天线，其特征在于，还包括：

结构胶，用于在所述支撑结构与所述螺旋线之间、以及所述支撑结构与所述外导体之间进行粘接。

5.根据权利要求4所述的星载螺旋天线，其特征在于，还包括：

玻璃丝，用于在所述支撑结构与所述螺旋线之间进行绑扎，从而使所述支撑结构可靠，

其中，所述支撑结构上被设计具有供所述玻璃丝穿丝用的通孔。

6.根据权利要求1所述的星载螺旋天线，其特征在于，所述支撑结构为支撑块。

7.根据权利要求1所述的星载螺旋天线，其特征在于，所述外导体为支撑筒，以及所述支撑结构为支撑块。