CN107819196B - 带性能约束的三维指向对地数传天线布局系统 - Google Patents

带性能约束的三维指向对地数传天线布局系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种带性能约束的三维指向对地数传天线布局系统，其包括三维指向对地数传天线等，三维指向对地数传天线安装在卫星的对地板上，展开零位状态下，天线指向地心，定义该指向为三维指向对地数传天线的+Z轴，三维指向对地数传天线的+Z轴与一个卫星的+Z轴夹角为136°，定义三维指向对地数传天线上靠近安装底座的驱动机构转轴为三维指向对地数传天线的+X轴，三维指向对地数传天线的+X轴与卫星+X轴平行，方向一致。本发明充分利用了运载火箭整流罩的包络约束，实现了三维指向对地数传天线在卫星上的合理安装。

Description

带性能约束的三维指向对地数传天线布局系统
技术领域
本发明涉及一种布局系统，具体地，涉及一种带性能约束的三维指向对地数传天线布局系统。
背景技术
我国现在正由航天大国向航天强国迈进，卫星事业正处于蓬勃发展的时期。卫星平台也朝着能够满足未来更大容量、更大功率、更高承载能力和更长寿命的需求快速发展。在此背景下，卫星上使用的对地数传天线正朝着高速率、高宽带的方向发展，数传天线的体积也相应增大。为扩展某卫星的使用性能，需在卫星平台上装载一副三维指向对地数传天线，以满足卫星与地面的数据传输需求。该卫星上已使用了多种不同频段，各天线间的方向图干扰、射频兼容性等问题错综复杂。由于卫星的有效载荷面积大，安装后占据了卫星对地面，而测控天线、数传天线、红外地球敏感器等设备也需要对地观测，且这些设备之间因EMC要求和视场要求需要有一定的隔离空间，同时卫星包络还受到运载火箭整流罩的包络约束，因此，需要开发出一种满足卫星使用需求、具有良好的安装操作工艺性、适应运载火箭主动段力学环境等带性能约束的具有三维指向功能的对地数传天线的布局技术。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种带性能约束的三维指向对地数传天线布局系统，其在满足运载火箭整流罩包络、测控天线视场以及红外地球敏感器视场、有效载荷视场及卫星EMC等约束条件的前提下，有效解决了一种带性能约束的三维指向对地数传天线在卫星上的安装、精度测量、锁定与展开、对地指向与运动包络空间以及拆卸的需求，满足卫星总体设计要求。
根据本发明的一个方面，提供一种带性能约束的三维指向对地数传天线布局系统，其特征在于，包括三维指向对地数传天线、对地板、测控天线、红外地球敏感器、隔板、支撑组件、火工品、高频电缆、底座、波同转换装置、高频电缆固定支架、六面体棱镜、销钉孔，三维指向对地数传天线安装在卫星的对地板上，展开零位状态下，天线指向地心，定义该指向为三维指向对地数传天线的+Z轴，三维指向对地数传天线的+Z轴与一个卫星的+Z轴夹角为136°，定义三维指向对地数传天线上靠近安装底座的驱动机构转轴为三维指向对地数传天线的+X轴，三维指向对地数传天线的+X轴与卫星+X轴平行，方向一致，三维指向对地数传天线的+Y轴符合右手法则，考虑到三维指向对地数传天线安装的刚度与精度要求，将三维指向对地数传天线安装在对地板与隔板的交叉位置，尽可能远离测控天线和红外地球敏感器，隔板侧边增加了支撑组件，有效地保证了天线安装的刚度；考虑地面测试和三维指向对地数传天线压紧锁定需求，三维指向对地数传天线在收拢状态下，其X轴旋转77°，通过火工品压紧装置将三维指向对地数传天线压紧，保证三维指向对地数传天线正常工作时的运动包络和运载整流罩包络的条件下满足三维指向对地数传天线收拢压紧需求；为了保证三维指向对地数传天线连接高频电缆的需求，在底座内部设计了一组波同转换装置，可通过高频电缆接口连接卫星上的高频电缆，同时，为了保证该高频电缆的捆扎固定需求，在底座上设计了高频电缆固定支架，保证高频电缆根部的力学特性；为了保证三维指向对地数传天线在卫星上的安装精度，在底座上安装了一个六面体棱镜，用于三维指向对地数传天线安装时的精度测量以及力学试验前后的精度复测，在底座上设计了两个销钉孔，三维指向对地数传天线的每一次安装均以该销孔进行复位。
优选地，所述销钉孔的形状呈圆形。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明充分利用了运载火箭整流罩的包络约束，实现了三维指向对地数传天线在卫星上的合理安装。本发明不仅保证了三维指向对地数传天线的装星质量，方便拆装与精度测量工作，并确保了卫星EMC、散热、天线增益等性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的侧视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1和图2所示，本发明包括三维指向对地数传天线1、对地板2、测控天线3、红外地球敏感器4、隔板5、支撑组件6、火工品7、高频电缆8、底座9、波同转换装置10、高频电缆固定支架11、六面体棱镜12、销钉孔13，三维指向对地数传天线1安装在卫星的对地板2上，展开零位状态下，天线指向地心，定义该指向为三维指向对地数传天线1的+Z轴，三维指向对地数传天线1的+Z轴与一个卫星的+Z轴夹角为136°，定义三维指向对地数传天线1上靠近安装底座9的驱动机构转轴为三维指向对地数传天线1的+X轴，三维指向对地数传天线的+X轴与卫星+X轴平行，方向一致，三维指向对地数传天线1的+Y轴符合右手法则，考虑到三维指向对地数传天线1安装的刚度与精度要求，将三维指向对地数传天线1安装在对地板2与隔板5的交叉位置，尽可能远离测控天线3和红外地球敏感器4，隔板5侧边增加了支撑组件6，有效地保证了天线1安装的刚度；考虑地面测试和三维指向对地数传天线1压紧锁定需求，三维指向对地数传天线1在收拢状态下，其X轴旋转77°，通过火工品7压紧装置将三维指向对地数传天线1压紧，保证三维指向对地数传天线1正常工作时的运动包络和运载整流罩包络的条件下满足三维指向对地数传天线1收拢压紧需求；为了保证三维指向对地数传天线1连接高频电缆8的需求，在底座9内部设计了一组波同转换装置10，可通过高频电缆接口连接卫星上的高频电缆8，同时，为了保证该高频电缆8的捆扎固定需求，在底座9上设计了高频电缆固定支架11，保证高频电缆8根部的力学特性；为了保证三维指向对地数传天线1在卫星上的安装精度，在底座9上安装了一个六面体棱镜12，用于三维指向对地数传天线1安装时的精度测量以及力学试验前后的精度复测，在底座9上设计了两个销钉孔13，三维指向对地数传天线1的每一次安装均以该销孔进行复位，方便快捷，有效保证了三维指向对地数传天线1的重复精度。
销钉孔的形状呈圆形，天线的每一次安装均以该销钉孔进行复位，方便快捷，有效保证了天线的重复精度。
本发明可以有效解决该三维指向对地数传天线的星上安装、精度测量、锁定与展开、对地指向与运动包络空间以及拆卸的需求，满足了运载火箭整流罩包络、测控天线视场以及红外地球敏感器视场的约束条件，经仿真和试验证明，该技术有效可行。
本发明可以有效解决该三维指向对地数传天线的星上安装、精度测量、锁定与展开、对地指向与运动包络空间、卫星EMC以及天线重复装拆的需求，满足了运载火箭整流罩包络、测控天线视场以及红外地球敏感器视场和整星EMC的约束条件，为后续卫星的三维指向对地数传天线布局设计创造了一种新的设计方法，该发明在本领域内应用将十分广泛。
本发明充分利用了运载火箭整流罩的包络约束，实现了三维指向对地数传天线在卫星上的合理安装，该方法不仅保证了三维指向对地数传天线的装星质量，方便拆装与精度测量工作，并确保了卫星EMC、散热、天线增益等性能。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种带性能约束的三维指向对地数传天线布局系统，其特征在于，包括三维指向对地数传天线、对地板、测控天线、红外地球敏感器、隔板、支撑组件、火工品、高频电缆、底座、波同转换装置、高频电缆固定支架、六面体棱镜、销钉孔，三维指向对地数传天线安装在卫星的对地板上，展开零位状态下，天线指向地心，定义该指向为三维指向对地数传天线的+Z轴，三维指向对地数传天线的+Z轴与卫星的+Z轴夹角为136°，定义三维指向对地数传天线上靠近安装底座的驱动机构转轴为三维指向对地数传天线的+X轴，三维指向对地数传天线的+X轴与卫星+X轴平行，方向一致，三维指向对地数传天线的+Y轴符合右手法则，考虑到三维指向对地数传天线安装的刚度与精度要求，将三维指向对地数传天线安装在对地板与隔板的交叉位置，远离测控天线和红外地球敏感器，隔板侧边增加了支撑组件，有效地保证了天线安装的刚度；考虑地面测试和三维指向对地数传天线压紧锁定需求，三维指向对地数传天线在收拢状态下，其X轴旋转77°，通过火工品压紧装置将三维指向对地数传天线压紧，保证三维指向对地数传天线正常工作时的运动包络和运载整流罩包络的条件下满足三维指向对地数传天线收拢压紧需求；为了保证三维指向对地数传天线连接高频电缆的需求，在底座内部设计了一组波同转换装置，可通过高频电缆接口连接卫星上的高频电缆，同时，为了保证该高频电缆的捆扎固定需求，在底座上设计了高频电缆固定支架，保证高频电缆根部的力学特性；为了保证三维指向对地数传天线在卫星上的安装精度，在底座上安装了一个六面体棱镜，用于三维指向对地数传天线安装时的精度测量以及力学试验前后的精度复测，在底座上设计了两个销钉孔，三维指向对地数传天线的每一次安装均以销钉孔进行复位。
2.根据权利要求1所述的带性能约束的三维指向对地数传天线布局系统，其特征在于，所述销钉孔的形状呈圆形。
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星载对地数传天线结构设计分析与试验;张文会;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20150215;第1-67页 *

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