CN107611621A - 一种单驱动固面可展天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单驱动固面可展天线，涉及天线技术领域，本发明所述单驱动固面可展天线包括中心板、主面板及角面板，通过齿轮、丝杠及铰链等部件使天线面板可以展开或收拢，本发明采用齿轮与丝杠结合作为驱动部件，实现主面板的同步展开，同时通过柔性锁链带动角面板的同步展开，通过丝杠传动的螺纹长度及推杆长度完成对主面板的限位作用，保证其能够精确展开至预定位置，通过柔性锁链的长度保证对角面板进行限位，防止其展开超过预定位置，通过可展式设计，降低了天线收拢态的体积，将铰链、推杆、齿轮等设置于天线面板背面，保证了驱动部件和转动部件不会影响天线工作面，本发明减少了系统自由度，保证了系统展开的同步性。

Description

一种单驱动固面可展天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其是一种可展天线。

背景技术

反射面天线因具有单个天线增益高、频带宽的特点，广泛应用于卫星通信、微波通信中继、移动通信基站、车载站等场合。地面固定的刚性材料反射面天线一般均不能够折叠压缩，且体积大、质量高，但由于运载火箭内部空间有限，大型的卫星天线无法携带。随着航天事业的发展及人们对信息需求的不断增加，人们对卫星的信息传输能力要求日益增大，必然要求天线的口径越来越大以提高其传输带宽、信号增益。目前的主要解决方案是将天线做成可折叠的形式放入有限的空间，当火箭将卫星运送到太空指定位置后，天线自动展开。

目前国内外的可展天线主要包括网状可展天线、充气式可展天线和固面可展天线，网状反射面天线存在展开精度低，结构复杂等缺陷，充气式反射面天线存在易出现褶皱，热变形较大等缺点影响精度，因而以上两种天线无法满足高工作频段(如40GHz)的精度要求，现有固面可展天线一般存在多个驱动部件，导致整体结构复杂，且难以保证所有反射面板的同步展开。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种单驱动固面可展天线，以解决现有网状天线和充气式天线展开精度不高和工作频率受限的问题，进一步地解决现有固面天线结构复杂，需要多驱动，难以保证同步展开的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是所述单驱动固面可展天线包括一块中心板、四块主面板、八块角面板，四个T型转动轴，四个转动轴基座，四个推杆，四个丝杠滑块，四根螺纹齿轮轴，四个小锥齿轮，一个大锥齿轮，十六个锁环，八根锁链，八个轴承，八个轴承座和十六个铰链；

所述中心板、四块主面板和八块角面板组成一个完整圆形，且圆形表面为抛物面，中心板为圆形正中的正方形，正方形的每个角切除一个45度角的三角形，且三角形的斜边小于正方形的边长，使得中心板为四个长边和四个短边组成的八边形，四块主面板和八块角面板中与中心板相连的一侧为底侧，主面板的底侧与中心板八边形的长边等长，八块角面板的底侧与中心板八边形的短边的一半等长，且八个角面板每两个为一组，每组角面板镜像对称且每组角面板位于主面板的两两之间；

所述大锥齿轮位于中心板凸面的中心，且大锥齿轮的中轴线与中心板的凸面的切面垂直，四个小锥齿轮呈十字形与大锥齿轮分别啮合，且四个小锥齿轮的轴向连线分别垂直于中心板的长边，四个小锥齿轮分别与四根螺纹齿轮轴通过键连接，四根螺纹齿轮轴两两分组，每组螺纹齿轮轴的轴向相同，且两组螺纹齿轮轴的轴向连线互相垂直，每个螺纹齿轮轴的两端均与轴承配合；

轴承固定于轴承座内，轴承座通过螺栓与中心板固连，每个螺纹齿轮轴的螺纹部分与丝杠滑块配合，丝杠滑块通过转动副与推杆的一端连接，推杆的另一端通过转动副与主面板连接，每个主面板的底侧通过两个铰链与中心板的长边连接，中心板的每个短边通过螺栓分别连接一个转动轴基座，转动轴基座与T型转动轴通过转动副连接，每根T型转动轴可绕转动轴基座垂直于中心板凸面的切面进行旋转，每根T型转动轴的竖向轴的前端有一个凹槽，凹槽通过铰链与两块角面板分别连接，每个主面板的弧面上通过螺纹固定有两个锁环，每个角面板的弧面上通过螺纹固定有一个锁环，每个主面板的锁环均与靠近该锁环一侧的角面板上的锁环通过锁链连接，锁链的长度保证主面板和角面板收拢时锁链拉直，主面板和角面板完全展开时，锁链同样拉直；

所述的转动轴基座由U型安装面和两个转动副组成，其中转动副位于U型安装面的两端，且垂直于安装面，安装面有两个安装孔，用于将转动轴基座固定在中心板的短边处；

所述的轴承座上部为圆环形，圆环孔径等于轴承外径，轴承座的下部固定于中心板，且轴承座下部与中心板相接的面为与中心板凸面相同弧度的弧面。

本发明的有益效果是由于采用齿轮与丝杠结合作为驱动部件，实现了主面板的同步展开，同时通过柔性锁链带动角面板的同步展开；本发明通过丝杠传动的螺纹长度及推杆长度完成对主面板的限位作用，保证其能够精确展开至预定位置，通过柔性锁链的长度保证对角面板进行限位，防止其展开超过预定位置；本发明通过可展式设计，大幅度降低了天线收拢态的体积；本发明将铰链、推杆、齿轮等设置于天线面板背面，保证了驱动部件和转动部件不会影响天线工作面；本发明减少了系统自由度，保证了系统展开的同步性。

附图说明

图1为本发明单驱动固面可展天线收拢态时的俯视图。

图2为本发明单驱动固面可展天线展开后轴测图。

图3为本发明单驱动固面可展天线展开后工作面俯视图。

图4为本发明单驱动固面可展天线收拢态时的拆视图。

图5为所述“T”型转动轴零件示意图。

图6为所述转动轴基座零件示意图。

图7为所述轴承座零件示意图。

图8为所述螺纹齿轮轴及与其配合零件的装配示意图。

图9为所述铰链零件示意图。

其中：1-中心板，2-主面板，3-角面板，4-T型转动轴，5-转动轴基座，6-推杆，7-丝杠滑块，8-螺纹齿轮轴，9-小锥齿轮，10-大锥齿轮，11-锁环，12-锁链，13-轴承，14-轴承座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种单驱动固面可展天线包括一块中心板、四块主面板、八块角面板，四个T型转动轴，四个转动轴基座，四个推杆，四个丝杠滑块，四根螺纹齿轮轴，四个小锥齿轮，一个大锥齿轮，十六个锁环，八根锁链，八个轴承，八个轴承座和十六个铰链；

所述中心板、四块主面板和八块角面板组成一个完整圆形，且圆形表面为抛物面，中心板为圆形正中的正方形，正方形的每个角切除一个45度角的三角形，且三角形的斜边小于正方形的边长，使得中心板为四个长边和四个短边组成的八边形，四块主面板和八块角面板中和中心板相连的一侧为底侧，主面板的底侧与中心板八边形的长边等长，八块角面板的底侧与中心板八边形的短边的一半等长，且八个角面板每两个为一组，每组角面板镜像对称且每组角面板位于主面板的两两之间，。

所述大锥齿轮位于中心板凸面的中心，且大锥齿轮的中轴线与中心板的凸面的切面垂直，四个小锥齿轮呈十字形与大锥齿轮分别啮合，且四个小锥齿轮的轴向连线分别垂直于中心板的长边，四个小锥齿轮分别与四根螺纹齿轮轴通过键连接，四根螺纹齿轮轴两两分组，每组螺纹齿轮轴的轴向相同，且两组螺纹齿轮轴的轴向连线互相垂直，每个螺纹齿轮轴的两端均与轴承配合，轴承固定于轴承座内，轴承座通过螺栓与中心板固连，每个螺纹齿轮轴的螺纹部分与丝杠滑块配合，丝杠滑块通过转动副与推杆的一端连接，推杆的另一端通过转动副与主面板连接，每个主面板的底侧通过两个铰链与中心板的长边连接，中心板的每个短边通过螺栓分别连接一个转动轴基座，转动轴基座与T型转动轴通过转动副连接，每根T型转动轴可绕转动轴基座垂直于中心板凸面的切面进行旋转，每根T型转动轴的竖向轴的前端有一个凹槽，凹槽通过铰链与两块角面板分别连接，每个主面板的弧面上通过螺纹固定有两个锁环，每个角面板的弧面上通过螺纹固定有一个锁环，每个主面板的锁环均与靠近该锁环一侧的角面板上的锁环通过锁链连接，锁链的长度保证主面板和角面板收拢时锁链拉直，主面板和角面板完全展开时，锁链同样拉直；

所述的转动轴基座由U型安装面和两个转动副组成，其中转动副位于U型安装面的两端，且垂直于安装面，安装面有两个安装孔，用于将转动轴基座固定在中心板的短边处。

所述的轴承座上部为圆环形，圆环孔径等于轴承外径，轴承座的下部固定于中心板，且轴承座下部与中心板相接的面为与中心板凸面相同弧度的弧面。

如图1～图7所示，本实施例的单驱动固面可展天线，包括一块中心板、四块主面板、八块角面板，四个“T”型转动轴，四个转动轴基座，四个推杆，四个丝杠滑块，四根螺纹齿轮轴，四个小锥齿轮，一个大锥齿轮，十六个锁环，八根锁链，八个轴承，八个轴承座和十六个铰链。

所述大锥齿轮位于中心板凸面中心作为唯一动力输入部件，其中大锥齿轮的轴线与中心板的切面垂直，四个小锥齿轮均与大锥齿轮相啮合，四个小锥齿轮分别与四根螺纹齿轮轴通过键连接，四根螺纹齿轮轴的中心线相互垂直，呈十字形，齿轮轴两端与轴承配合，轴承固定于轴承座内，轴承座通过螺栓与中心板固连。螺纹齿轮轴的螺纹部分与丝杠滑块配合，丝杠滑块通过转动副与推杆一端连接，推杆的另一端与主面板通过转动副连接。四块主面板与八块角面板沿中心板边缘交错设置，四块主面板底侧与中心板的四条长边通过铰链连接，四个转动轴基座通过螺栓与中心板的四条短边处连接，转动轴基座与转动轴通过转动副连接，每根转动轴通过铰链与两块角面板连接。主面板的圆弧面的顶部通过螺纹固定有两个锁环，角面板顶部通过螺纹固定有一个锁环，主面板与角面板的顶部通过锁环间锁链连接。

如图1、图2、图3和图4所示，单驱动固面可展天线收拢态时，所述丝杠滑块位于螺纹齿轮轴靠近所述小锥齿轮端，通过旋转副与推杆连接，推杆的另一端与主面板通过转动副相连，主面板与中心板通过铰链连接，通过连杆的长度约束限制主面板与中心板呈近似90度夹角。转动轴基座通过螺栓固定于中心板的短边处，转动轴基座通过转动副与T型转动轴连接，两块角面板通过铰链与一根T型转动轴连接，T型转动轴上存在一凹槽，限制铰链沿转动轴轴向滑动，即保证两块角面板其仅可绕T型转动轴转动。两块角面板呈“V型”置于两块主面板之间，同时通过主面板和角面板顶部的锁链长度限制其转动。

如图3和图4所示，通过大锥齿轮转动带动四个小锥齿轮，四个小锥齿轮带动螺纹齿轮轴转动，丝杠滑块沿着螺纹齿轮轴朝远离小锥齿轮端滑动，四个推杆推动四个主面板绕铰链转动展开，同时角面板在锁链的带动下，绕T型转动轴展开，T型转动轴绕转动轴基座向外转动，通过螺纹长度限制丝杠滑块的滑动，使得丝杠滑块滑动至螺纹末端时，主面板恰好完全展开，角面板通过锁链的长度限制，亦恰好达到完全展开状态，此时大锥齿轮停止转动，单驱动固面可展天线完全展开。本发明中，齿轮传动和螺旋传动具有传动精度高的特点，保证了本实施实例单驱动固面可展天线的展开精度，使其满足高工作频段的精度要求。

如图2和图3所示，单驱动固面可展天线完全展开态时，丝杠滑块滑动至螺纹齿轮轴螺纹末端。大锥齿轮，小锥齿轮，螺纹齿轮轴，推杆及中心板与主面板之间的铰链均位于天线工作面背面，仅T型转动轴和角面板上的铰链位于天线工作面上。本发明的天线工作面上仅存在少量部件，保证了其较小的受到其他部件的影响。

如图5所示，所述T型转动轴中部与所述铰链配合处存在一凹槽，保证了本实施实例中较角面板仅绕“T”型转动轴旋转，不会沿轴向滑动。

如图6、图7和图9所示，所述铰链与天线面板的接触面均为曲面，轴承座与主面板的接触面也均为曲面，使得铰链、轴承座与主面板及角面板的严密贴合，保证了本发明单驱动固面可展天线的平稳、同步展开和展开精度。

如图8所示，螺纹齿轮轴的螺纹采用单线传力螺旋，此类螺旋可以达到自锁条件，保证天线完全展开后主面板的位置相对固定，从而保证了本实施案例的天线精度。

Claims (1)

1.一种单驱动固面可展天线，包括一块中心板、四块主面板、八块角面板，四个T型转动轴，四个转动轴基座，四个推杆，四个丝杠滑块，四根螺纹齿轮轴，四个小锥齿轮，一个大锥齿轮，十六个锁环，八根锁链，八个轴承，八个轴承座和十六个铰链，其特征在于：

所述中心板、四块主面板和八块角面板组成一个完整圆形，且圆形表面为抛物面，中心板为圆形正中的正方形，正方形的每个角切除一个45度角的三角形，且三角形的斜边小于正方形的边长，使得中心板为四个长边和四个短边组成的八边形，四块主面板和八块角面板中与中心板相连的一侧为底侧，主面板的底侧与中心板八边形的长边等长，八块角面板的底侧与中心板八边形的短边的一半等长，且八个角面板每两个为一组，每组角面板镜像对称且每组角面板位于主面板的两两之间；

所述大锥齿轮位于中心板凸面的中心，且大锥齿轮的中轴线与中心板的凸面的切面垂直，四个小锥齿轮呈十字形与大锥齿轮分别啮合，且四个小锥齿轮的轴向连线分别垂直于中心板的长边，四个小锥齿轮分别与四根螺纹齿轮轴通过键连接，四根螺纹齿轮轴两两分组，每组螺纹齿轮轴的轴向相同，且两组螺纹齿轮轴的轴向连线互相垂直，每个螺纹齿轮轴的两端均与轴承配合；

轴承固定于轴承座内，轴承座通过螺栓与中心板固连，每个螺纹齿轮轴的螺纹部分与丝杠滑块配合，丝杠滑块通过转动副与推杆的一端连接，推杆的另一端通过转动副与主面板连接，每个主面板的底侧通过两个铰链与中心板的长边连接，中心板的每个短边通过螺栓分别连接一个转动轴基座，转动轴基座与T型转动轴通过转动副连接，每根T型转动轴可绕转动轴基座垂直于中心板凸面的切面进行旋转，每根T型转动轴的竖向轴的前端有一个凹槽，凹槽通过铰链与两块角面板分别连接，每个主面板的弧面上通过螺纹固定有两个锁环，每个角面板的弧面上通过螺纹固定有一个锁环，每个主面板的锁环均与靠近该锁环一侧的角面板上的锁环通过锁链连接，锁链的长度保证主面板和角面板收拢时锁链拉直，主面板和角面板完全展开时，锁链同样拉直；

所述的转动轴基座由U型安装面和两个转动副组成，其中转动副位于U型安装面的两端，且垂直于安装面，安装面有两个安装孔，用于将转动轴基座固定在中心板的短边处；

所述的轴承座上部为圆环形，圆环孔径等于轴承外径，轴承座的下部固定于中心板，且轴承座下部与中心板相接的面为与中心板凸面相同弧度的弧面。