CN107196065B - 大型可展开固面天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型可展开固面天线，包括用于展开到位后组合成天线主反射面的多个主反天线、用于支撑多个主反天线的主反支撑组件、用于控制多个主反天线展开及收拢状态切换的主反天线展开组件、用于展开到位后组合成天线副反射面的多个副反天线、用于支撑多个副反天线的副反支撑组件、以及用于控制多个副反天线展开及收拢状态切换的副反天线展开组件，多个主反天线和多个副反天线用于展开到位后共同组成完整的天线反射面。本发明提供的大型可展开固面天线，结构简单，主反天线和副反天线可折叠压缩、收纳率小、重量小和成本低。

Description

大型可展开固面天线

技术领域

本发明涉及通信领域，特别地，涉及一种大型可展开固面天线。

背景技术

近年来，我国的航天事业迅速发展，实施了载人航天、月球探测计划以及新型运载火箭等一系列重大航天科技工程，而所有这些工程都与天线有着密不可分的关系。天线作为一种向空间辐射或从空间接受电磁波的装置，是宇航设备的通信系统的必不可少的一部分。随着传输信息量的增大，对具有大容量、大功率、多谱段等特点的天线的需求变得越来越迫切，这必然要以增大天线口径、提高天线精度为前提。由于受航天运载工具整流罩容积的限制，卫星发射时天线必须收拢起来收藏于卫星罩内。当卫星入轨后，天线再靠自带的动力源自动展开，这就是所谓的可展开/收拢天线。可展开天线目前已广泛应用于雷达、侦查、对地观测、深空探测等领域。

随着科技的发展，大口径、高精度、轻质量的可展开天线正成为可展开天线的发展趋势。作为可展开天线中一个重要的分支，固体反射面可展开天线具有工作频率高、形面精度高等优点。但现有的该类天线一般都有质量大、结构复杂、精度不稳定等缺陷，并且大多需用电机驱动。

因此，相关技术中的可展开天线质量大、结构复杂、精度不稳定，是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种大型可展开固面天线，以解决相关技术中的可展开天线质量大、结构复杂、精度不稳定的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种大型可展开固面天线，包括用于展开到位后组合成天线主反射面的多个主反天线、用于支撑多个主反天线的主反支撑组件、用于控制多个主反天线展开及收拢状态切换的主反天线展开组件、用于展开到位后组合成天线副反射面的多个副反天线、用于支撑多个副反天线的副反支撑组件、以及用于控制多个副反天线展开及收拢状态切换的副反天线展开组件，多个主反天线和多个副反天线用于展开到位后共同组成完整的天线反射面。

进一步地，主反天线包括中心主反天线、及设置在中心主反天线两侧的主反左瓣天线和主反右瓣天线，中心主反天线、主反左瓣天线及主反右瓣天线用于展开到位后组合成天线主反射面，主反天线展开组件上设置有第一旋转机构，第一旋转机构分别与主反左瓣天线和主反右瓣天线相连，用于分别带动主反左瓣天线和主反右瓣天线旋转以展开或收拢主反天线。

进一步地，第一旋转机构包括第一旋转组件和第二旋转组件，第一旋转组件连接在主反左瓣天线和主反支撑组件之间，用于带动主反左瓣天线旋转以展开或收拢主反左瓣天线；第二旋转组件连接在主反右瓣天线和主反支撑组件之间，用于带动主反右瓣天线旋转以展开或收拢主反右瓣天线。

进一步地，第一旋转组件包括第一主反伸展臂及与第一主反伸展臂相连的第一固定圆筒，第一主反伸展臂的一端与主反左瓣天线活动相连，第一主反伸展臂的另一端通过第一固定圆筒与主反支撑组件固定连接；第二旋转组件包括第二主反伸展臂及与第二主反伸展臂相连的第二固定圆筒，第二主反伸展臂的一端与主反右瓣天线活动相连，第二主反伸展臂的另一端通过第二固定圆筒与主反支撑组件固定连接。

进一步地，第一主反伸展臂包括第一固定轴、套设于第一固定轴上的第一伸缩套管、以及与第一伸缩套管固定连接的第一旋转头，第一固定轴套设于第一固定圆筒内，第一旋转头与主反左瓣天线活动连接；第二主反伸展臂包括第二固定轴、套设于第二固定轴上的第二伸缩套管、以及与第二伸缩套管固定连接的第二旋转头，第二固定轴套设于第二固定圆筒内，第二旋转头与主反右瓣天线活动连接。

进一步地，副反天线包括设置在主反天线前侧的第一副反天线及第二副反天线，副反支撑组件固定连接在第一副反天线和第二副反天线之间，副反天线展开组件上设置有第二旋转机构，第二旋转机构活动连接在主反支撑组件和副反支撑组件之间，用于带动副反支撑组件旋转以展开或收拢第一副反天线和第二副反天线。

进一步地，第二旋转机构包括副反旋转组件及用于带动副反旋转组件旋转的副反伸展臂，副反旋转组件的一端与主反支撑组件活动连接，副反旋转组件的另一端与副反支撑组件活动连接，副反伸展臂的一端与主反支撑组件或中心主反天线活动连接，副反伸展臂的另一端与副反支撑组件活动连接。

进一步地，副反旋转组件包括副反旋转轴及设置在副反旋转轴上用于带动副反旋转轴旋转以展开或收拢第一副反天线和第二副反天线的扭转收缩件，副反伸展臂包括副反连接杆、主反连接杆、及连接于副反连接杆和主反连接杆之间的主反旋转轴。

进一步地，大型可展开固面天线还包括与主反天线展开组件和副反天线展开组件相连，用于在多个主反天线及多个副反天线展开状态时锁紧定位的限位锁紧机构。

进一步地，限位锁紧机构包括设置在第一主反伸展臂和第二主反伸展臂上用于在多个主反天线展开状态时锁紧定位的第一限位弹簧插销、以及设置在副反伸展臂上用于在多个副反天线展开状态时锁紧定位的第二限位弹簧插销。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的大型可展开固面天线，采用主反天线展开组件和副反天线展开组件，主反天线展开组件控制多个主反天线展开及收拢状态切换，副反天线展开组件控制多个副反天线展开及收拢状态切换。本发明提供的大型可展开固面天线，结构简单，主反天线和副反天线可折叠压缩、收纳率小、重量小和成本低。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明大型可展开固面天线优选实施例展开状态时的立体结构示意图；

图2是本发明大型可展开固面天线优选实施例展开状态时的平面结构示意图；

图3是本发明大型可展开固面天线优选实施例副反天线展开状态时的立体结构示意图；

图4是本发明大型可展开固面天线优选实施例主反天线展开状态时的立体结构示意图；

图5是本发明大型可展开固面天线优选实施例收拢状态时的立体结构示意图；

图6是图1中副反旋转组件优选实施例收拢状态时的立体结构示意图；

图7是图1中副反伸展臂优选实施例的结构示意图；

图8是图1中第一主反伸展臂优选实施例的结构示意图；

图9是图8中第一伸缩套管在收拢状态时的结构示意图；

图10是图2的局部放大结构示意图。

附图标号说明：

10、主反天线；20、主反支撑组件；30、主反天线展开组件；40、副反天线；50、副反支撑组件；60、副反天线展开组件；11、中心主反天线；12、主反左瓣天线；13、主反右瓣天线；31、第一旋转组件；32、第二旋转组件；311、第一主反伸展臂；312、第一固定圆筒；321、第二主反伸展臂；322、第二固定圆筒；3111、第一固定轴；3112、第一伸缩套管；3113、第一旋转头；41、第一副反天线；42、第二副反天线；61、副反旋转组件；62、副反伸展臂；611、副反旋转轴；612、扭转收缩件；621、副反连接杆；622、主反连接杆；623、主反旋转轴；71、第一限位弹簧插销；72、第二限位弹簧插销；3114、压缩弹簧；3115、扭转弹簧；3116、收缩套管；3117、拉伸弹簧；111、中心连接座；121、左瓣连接座；131、右瓣连接座；31121、圆形管；31122、正六边形管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1至图3，本发明的优选实施例提供了一种大型可展开固面天线，包括用于展开到位后组合成天线主反射面的多个主反天线10、用于支撑多个主反天线10的主反支撑组件20、用于控制多个主反天线10展开及收拢状态切换的主反天线展开组件30、用于展开到位后组合成天线副反射面的多个副反天线40、用于支撑多个副反天线40的副反支撑组件50、以及用于控制多个副反天线40展开及收拢状态切换的副反天线展开组件60，多个主反天线10和多个副反天线40用于展开到位后共同组成完整的天线反射面。其中，在本实施例中，当大型可展开固面天线展开时，多个主反天线10和多个副反天线40呈设定间距离设置以确保多个主反天线10和多个副反天线40之间接收的信号的精确度；当大型可展开固面天线收拢时，多个副反天线40朝多个主反天线10方向靠扰。

本实施例提供的大型可展开固面天线，采用主反天线展开组件和副反天线展开组件，主反天线展开组件控制多个主反天线展开及收拢状态切换，副反天线展开组件控制多个副反天线展开及收拢状态切换，多个主反天线和多个副反天线展开到位后共同组成完整的天线反射面。本实施例提供的大型可展开固面天线，结构简单，主反天线和副反天线可折叠压缩、收纳率小、重量小和成本低。

优选地，如图1所示，本实施例提供的大型可展开固面天线，主反天线10包括中心主反天线11、及设置在中心主反天线11两侧的主反左瓣天线12和主反右瓣天线13，中心主反天线11、主反左瓣天线12及主反右瓣天线13用于展开到位后组合成天线主反射面，主反天线展开组件30设置有第一旋转机构，第一旋转机构分别与主反左瓣天线12和主反右瓣天线13相连，用于分别带动主反左瓣天线12和主反右瓣天线13旋转以展开或收拢主反天线10。主反支撑组件20采用桁架结构，与中心主反天线11连接在一起。副反支撑组件50采用桁架结构，与第一副反天线41和第二副反天线42连接在一起。在本实施例中，主反支撑组件20和副反支撑组件50采用碳纤维桁架结构，精度高、质量轻、收拢后相对尺寸较小。具体地，第一旋转机构包括第一旋转组件31和第二旋转组件32，第一旋转组件31连接在主反左瓣天线12和主反支撑组件20之间，用于带动主反左瓣天线12旋转以展开或收拢主反左瓣天线12；第二旋转组件32连接在主反右瓣天线13和主反支撑组件20之间，用于带动主反右瓣天线13旋转以展开或收拢主反右瓣天线13。第一旋转组件31包括第一主反伸展臂311及与第一主反伸展臂311相连的第一固定圆筒312，第一主反伸展臂311的一端与主反左瓣天线12活动相连，第一主反伸展臂311的另一端通过第一固定圆筒312与主反支撑组件20固定连接；第二旋转组件32包括第二主反伸展臂321及与第二主反伸展臂321相连的第二固定圆筒322，第二主反伸展臂321的一端与主反右瓣天线13活动相连，第二主反伸展臂321的另一端通过第二固定圆筒322与主反支撑组件20固定连接。在本实施例中，中心主反天线11的背面设置有4个固定圆筒，固定圆筒以每2个为一组的方式同轴安装。

可选地，请见图8，本实施例提供的大型可展开固面天线，第一主反伸展臂311包括第一固定轴3111、套设于第一固定轴3111上的第一伸缩套管3112、以及与第一伸缩套管3112固定连接的第一旋转头3113，第一固定轴3111套设于第一固定圆筒312内，第一旋转头3113与主反左瓣天线12活动连接；第二主反伸展臂321包括第二固定轴、套设于第二固定轴上的第二伸缩套管、以及与第二伸缩套管固定连接的第二旋转头，第二固定轴套设于第二固定圆筒322内，第二旋转头与主反右瓣天线13活动连接。在本实施例中，主反伸展臂共有4个，每个主反伸展臂的一端均设置有固定轴，固定轴的截面采用正六边形，固定轴固定连接在主反支撑组件20上，在固定轴的外圈设置有3节重叠的伸展管。如图9所示，每个伸展套管由靠近固定轴设置的圆形管31121与远离固定轴设置的正六边形管31122组成。每个圆形管31121之间都设置有压缩弹簧3114，为伸展套管的伸开提供动能。每个主反伸展臂的另一端均设置有旋转头。旋转头上设置有扭转弹簧3115，为主反左瓣或主反右瓣的旋转提供动能。正六边形管31122的最外层套合1个收缩套管3116，收缩套管3116截面采用正六边形，一端与旋转头连接，另一端通过1个拉伸弹簧3117与最外层圆形管31121连接，拉伸弹簧3117提供主反左瓣天线12或主反右瓣天线13内收的动能。每个主反伸展臂配合安装于每个固定圆筒中。

可选地，请见图1至图6，本实施例提供的大型可展开固面天线，副反天线40包括设置在主反天线10前侧的第一副反天线41及第二副反天线42，副反支撑组件50固定连接在第一副反天线41和第二副反天线42之间，副反天线展开组件60上设置有第二旋转机构，第二旋转机构活动连接在主反支撑组件20和副反支撑组件50之间，用于带动副反支撑组件50旋转以展开或收拢第一副反天线41和第二副反天线42。

进一步地，请见图1至图6，本实施例提供的大型可展开固面天线，第二旋转机构包括副反旋转组件61及用于带动副反旋转组件61旋转的副反伸展臂62，副反旋转组件61的一端与主反支撑组件20活动连接，副反旋转组件61的另一端与副反支撑组件50活动连接，副反伸展臂62的一端与主反支撑组件20或中心主反天线11活动连接，副反伸展臂62的另一端与副反支撑组件50活动连接。具体地，副反旋转组件61包括副反旋转轴611及设置在副反旋转轴611上用于带动副反旋转轴611旋转以展开或收拢第一副反天线41和第二副反天线42的扭转收缩件612，副反伸展臂62包括副反连接杆621、主反连接杆622、及连接于副反连接杆621和主反连接杆622之间的主反旋转轴623。在本实施例中，扭转收缩件612可采用扭转弹簧，在此不做限定。副反伸展臂62分为安装在下部的短副反伸展臂以及安装在上部的长副反伸展臂。每个短副反伸展臂和长副反伸展臂均具有相同的结构，在此不再赘述。

优选地，如图7和图8所示，本实施例提供的大型可展开固面天线，还包括与主反天线展开组件30和副反天线展开组件60相连，用于在多个主反天线10及多个副反天线40展开状态时锁紧定位的限位锁紧机构。具体地，限位锁紧机构包括设置在第一主反伸展臂311和第二主反伸展臂321上用于在多个主反天线10展开状态时锁紧定位的第一限位弹簧插销71、以及设置在副反伸展臂62上用于在多个副反天线40展开状态时锁紧定位的第二限位弹簧插销72。在本实施例中，第一限位弹簧插销71和第二限位弹簧插销72共有24处，分别安装于4处：1)、每个主反连接杆622上各安装有1个，当副反连接杆621与主反连接杆622相对转动到位后，限位弹簧插销在里面弹簧的作用下向外弹出，与副反连接杆621上相对应的孔配合，限制副反连接杆621与主反连接杆622的相对转动，从而达到锁死定位的功能；2)、每个圆形管31121上各安装一个，当圆形管31121向个伸出到位后，限制圆形管31121的相对滑动；3)、每个旋转头上各安装有1个，当旋转头转动到位后，限制旋转头的转动；4)、每个收缩套管3116上各安装有一个，当收缩套管3116滑动到位后，限制收缩套管3116的相对滑动。

本实施例提供的大型可展开固面天线，中心主反天线11、主反左瓣天线12、主反右瓣天线13、第一副反天线41、第二副反天线42均采用碳纤维复合增强材料制成，为“碳纤维蒙皮+碳纤维蜂窝”夹芯结构。如图10所示，在本实施例中，在中心主反天线11的背面两侧边处共设置有8个中心连接座111，在主反左瓣天线12和主反右瓣天线13侧边与中心连接座111相对应位置分别设置有左瓣连接座121和右瓣连接座131，当主反左瓣天线12和主反右瓣天线13展开到位后，左瓣连接座121和右瓣连接座131配合在一起。另外，在本实施例中，主反支撑组件20与副反支撑组件50采用碳纤维复合增强材料制成，且具有薄壁箱型截面。本实施例提供的大型可展开固面天线，通过连接座的方式展开到位，稳定性高。

本实施例提供的大型可展开固面天线，通过火工品进行触发，并按如下4步进行展开：

1)、在扭转收缩件612的驱动下，副反支撑组件50带动第一副反天线41与第二副反天线42绕副反旋转轴611进行旋转，同时带动副反伸展臂62展开，到位后限位弹簧插销将其锁死定位；

2)、在压缩弹簧3114的驱动下，主反伸展臂的伸展套管向外弹出，进行相对滑动，带动主反左瓣天线12与主反右瓣天线13伸出，到位后限位弹簧插销将其锁死定位；

3)、在扭转弹簧3115的驱动下，主反伸展臂的旋转头进行旋转，带动主反左瓣天线12与主反右瓣天线13旋转，到位后限位弹簧插销将其锁死定位；

4)、在拉伸弹簧3117的驱动下，主反伸展臂的收缩套管23向内进行滑动，带动主反左瓣天线12与主反右瓣天线13向内收，到位后限位弹簧插销锁死。在展开过程中，主反伸展臂先外伸，给主反左瓣天线12和主反右瓣天线13留出旋转空间，旋转到位后，主反伸展臂再内收，使主反左瓣天线12、主反右瓣天线13和中心主反天线11组合成天线主反射面。

与现有可展开天线相比，本发明提供的大型可展开天线采用“碳纤维蒙皮+碳纤维蜂窝”夹芯结构的固面，且主反支撑组件与副反支撑组件均采用碳纤维桁架结构，精度高，质量轻，收拢后相对尺寸小；另外，本发明提供的可展开天线采用弹簧驱动，实现无源展开，具有结构简单，高效的特点，更加利于使用。本发明可用于航天卫星通信系统中。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种大型可展开固面天线，其特征在于，包括用于展开到位后组合成天线主反射面的多个主反天线(10)、用于支撑所述多个主反天线(10)的主反支撑组件(20)、用于控制所述多个主反天线(10)展开及收拢状态切换的主反天线展开组件(30)、用于展开到位后组合成天线副反射面的多个副反天线(40)、用于支撑所述多个副反天线(40)的副反支撑组件(50)、以及用于控制所述多个副反天线(40)展开及收拢状态切换的副反天线展开组件(60)，所述多个主反天线(10)和所述多个副反天线(40)用于展开到位后共同组成完整的天线反射面。

2.根据权利要求1所述的大型可展开固面天线，其特征在于，

所述主反天线(10)包括中心主反天线(11)、及设置在所述中心主反天线(11)两侧的主反左瓣天线(12)和主反右瓣天线(13)，所述中心主反天线(11)、所述主反左瓣天线(12)及所述主反右瓣天线(13)用于展开到位后组合成天线主反射面，所述主反天线展开组件(30)上设置有第一旋转机构，所述第一旋转机构分别与所述主反左瓣天线(12)和所述主反右瓣天线(13)相连，用于分别带动所述主反左瓣天线(12)和所述主反右瓣天线(13)旋转以展开或收拢所述主反天线(10)。

3.根据权利要求2所述的大型可展开固面天线，其特征在于，

所述第一旋转机构包括第一旋转组件(31)和第二旋转组件(32)，所述第一旋转组件(31)连接在所述主反左瓣天线(12)和所述主反支撑组件(20)之间，用于带动所述主反左瓣天线(12)旋转以展开或收拢所述主反左瓣天线(12)；所述第二旋转组件(32)连接在所述主反右瓣天线(13)和所述主反支撑组件(20)之间，用于带动所述主反右瓣天线(13)旋转以展开或收拢所述主反右瓣天线(13)。

4.根据权利要求3所述的大型可展开固面天线，其特征在于，

所述第一旋转组件(31)包括第一主反伸展臂(311)及与所述第一主反伸展臂(311)相连的第一固定圆筒(312)，所述第一主反伸展臂(311)的一端与所述主反左瓣天线(12)活动相连，所述第一主反伸展臂(311)的另一端通过所述第一固定圆筒(312)与所述主反支撑组件(20)固定连接；所述第二旋转组件(32)包括第二主反伸展臂(321)及与所述第二主反伸展臂(321)相连的第二固定圆筒(322)，所述第二主反伸展臂(321)的一端与所述主反右瓣天线(13)活动相连，所述第二主反伸展臂(321)的另一端通过所述第二固定圆筒(322)与所述主反支撑组件(20)固定连接。

5.根据权利要求4所述的大型可展开固面天线，其特征在于，

所述第一主反伸展臂(311)包括第一固定轴(3111)、套设于所述第一固定轴(3111)上的第一伸缩套管(3112)、以及与所述第一伸缩套管(3112)固定连接的第一旋转头(3113)，所述第一固定轴(3111)套设于所述第一固定圆筒(312)内，所述第一旋转头(3113)与所述主反左瓣天线(12)活动连接；所述第二主反伸展臂(321)包括第二固定轴、套设于所述第二固定轴上的第二伸缩套管、以及与所述第二伸缩套管固定连接的第二旋转头，所述第二固定轴套设于所述第二固定圆筒(322)内，所述第二旋转头与所述主反右瓣天线(13)活动连接。

6.根据权利要求4所述的大型可展开固面天线，其特征在于，

所述副反天线(40)包括设置在所述主反天线(10)前侧的第一副反天线(41)及第二副反天线(42)，所述副反支撑组件(50)固定连接在所述第一副反天线(41)和所述第二副反天线(42)之间，所述副反天线展开组件(60)上设置有第二旋转机构，所述第二旋转机构活动连接在所述主反支撑组件(20)和所述副反支撑组件(50)之间，用于带动所述副反支撑组件(50)旋转以展开或收拢所述第一副反天线(41)和所述第二副反天线(42)。

7.根据权利要求6所述的大型可展开固面天线，其特征在于，

所述第二旋转机构包括副反旋转组件(61)及用于带动所述副反旋转组件(61)旋转的副反伸展臂(62)，所述副反旋转组件(61)的一端与所述主反支撑组件(20)活动连接，所述副反旋转组件(61)的另一端与所述副反支撑组件(50)活动连接，所述副反伸展臂(62)的一端与所述主反支撑组件(20)或所述中心主反天线(11)活动连接，所述副反伸展臂(62)的另一端与所述副反支撑组件(50)活动连接。

8.根据权利要求7所述的大型可展开固面天线，其特征在于，

所述副反旋转组件(61)包括副反旋转轴(611)及设置在所述副反旋转轴(611)上用于带动所述副反旋转轴(611)旋转以展开或收拢所述第一副反天线(41)和所述第二副反天线(42)的扭转收缩件(612)，所述副反伸展臂(62)包括副反连接杆(621)、主反连接杆(622)、及连接于所述副反连接杆(621)和所述主反连接杆(622)之间的主反旋转轴(623)。

9.根据权利要求8所述的大型可展开固面天线，其特征在于，

还包括与所述主反天线展开组件(30)和所述副反天线展开组件(60)相连，用于在所述多个主反天线(10)及所述多个副反天线(40)展开状态时锁紧定位的限位锁紧机构。

10.根据权利要求9所述的大型可展开固面天线，其特征在于，

所述限位锁紧机构包括设置在所述第一主反伸展臂(311)和所述第二主反伸展臂(321)上用于在所述多个主反天线(10)展开状态时锁紧定位的第一限位弹簧插销(71)、以及设置在所述副反伸展臂(62)上用于在所述多个副反天线(40)展开状态时锁紧定位的第二限位弹簧插销(72)。

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