CN108155454A - 一种柔性赋形索网天线 - Google Patents

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马小飞
李欢笑
范叶森
王波
师甜
刘婷婷
闫振
张旭涛
孟泽玥
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Xian Institute of Space Radio Technology
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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Abstract

本发明公开了一种柔性赋形索网天线，包括第一层索网、第二层索网、第三层索网、桁架、金属网和张力阵；桁架采用空心柱状架体结构，桁架内侧设有用于安装金属网的第二层索网，桁架两端分别与第一层索网和第三层索网连接，用于保持第二层索网的网面形状；第一层索网与第二层索网之间、第二层索网与第三层索网之间均设有用于张拉第二层索网的张力阵。本发明通过结合赋形天线和网状天线的特点，既具有网状天线的优点，又可以对某固定区域进行赋形，弥补了传统馈电网络形式的反射器重量过大、损耗较高和天线型面机加工艺难度较大的缺陷。

Description

一种柔性赋形索网天线
技术领域
本发明涉及一种柔性赋形索网天线，尤其适用于近地卫星探测，属于天线型面结构技术领域。
背景技术
目前，国内外对天线赋形设计的方法主要有两种，一种是改变馈源个数；另一种是改变反射面。
其中，改变馈源个数是应用较多的方法，主要步骤是将馈源阵放在反射面的焦点平面上，按照设计的方式进行排列，除了焦点处放置的馈源以外，其他的馈源相对于焦点都会有一段横向偏移的距离，并且由于馈源的位置不同，这段偏移量大小和方向都是不相同的，此时，各个独立的馈源产生的波束通过反射面的反射，就会在远场形成一束束独立分布的子波束，若馈源的数目较多，则产生的子波束就越多，要调整这样的波束形成馈电网络时就越困难，而且馈电网络质量较重，损耗较大。
改变反射面是指不采用多馈源成形网络，而采用单个馈源，根据服务区域的边界轮廓，对反射面进行型面设计，使其能够满足服务区域的电性能指标要求。若采用反射面天线进行赋形，当波束形状确定后很难改变，而且对反射面进行修正后的机械加工要求高。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种柔性赋形索网天线，通过结合赋形天线和网状天线的特点，既具有网状天线的优点，又可以对某固定区域进行赋形，弥补了传统馈电网络形式的反射器重量过大、损耗较高和天线型面机加工艺难度较大的缺陷。
本发明的技术解决方案是：
一种柔性赋形索网天线，包括第一层索网、第二层索网、第三层索网、桁架、金属网和张力阵；桁架采用空心柱状架体结构，桁架内侧设有用于安装金属网的第二层索网，桁架两端分别与第一层索网和第三层索网连接，用于保持第二层索网的网面形状；第一层索网与第二层索网之间、第二层索网与第三层索网之间均设有用于张拉第二层索网的张力阵。
在上述的一种柔性赋形索网天线中，所述第一层索网、第二层索网和第三层索网上均设有若干个用于配合张力阵的节点。
在上述的一种柔性赋形索网天线中，所述第一层索网、第二层索网和第三层索网上的节点数量相同且沿桁架轴向的投影重合；第一层索网、第二层索网、第三层索网与桁架连接的节点数量范围均设为24～30个。
在上述的一种柔性赋形索网天线中，所述第一层索网和第三层索网的网面形状均设为抛物线形。
在上述的一种柔性赋形索网天线中，所述第二层索网的网面形状设为凹凸赋形形状。
在上述的一种柔性赋形索网天线中，所述第二层索网的材料采用凯夫拉纤维。
在上述的一种柔性赋形索网天线中，所述第二层索网与第三层索网的最小间距设为120mm。
在上述的一种柔性赋形索网天线中，所述桁架的高度不小于500mm。
在上述的一种柔性赋形索网天线中，所述金属网的材料采用镀金钼丝。
在上述的一种柔性赋形索网天线中，所述张力阵包括一号张力阵和二号张力阵；一号张力阵分别与第一层索网和第二层索网上的节点相连，二号张力阵分别与第二层索网和第三层索网上的节点相连；一号张力阵与二号张力阵共同作用形成第二层索网网面若干处的凸起或凹陷。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
【1】本发明利用索网天线实现赋形，能够实现赋形不可展开索网天线以及大型赋形可展开索网天线，相较于固面赋形天线，不需模具，而且大幅缩短了制造周期，更利于产品的加工制造。
【2】本发明显著降低了生产成本，而且有效减轻了结构整体的重量，与此同时，天线加工过程中，能够依靠天线AIT人员直接进行机加，不必单纯依靠复材加工。
【3】本发明整体结构紧凑，适用于多种工作环境，使用寿命相对较长，在复杂工况下依然能够良好运转，具有适用范围广的特点，具备良好的市场应用前景。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的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为本发明的结构图
图2为第一层索网示意图
图3为第二层索网示意图
图4为第三层索网示意图
图5为索网网面形状示意图
图6为桁架的示意图
其中：1第一层索网；2第二层索网；3第三层索网；4桁架；5金属网；6张力阵；61一号张力阵；62二号张力阵；
具体实施方式
为使本发明的方案更加明了，下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：
如图1所示，一种柔性赋形索网天线，包括第一层索网1、第二层索网2、第三层索网3、桁架4、金属网5和张力阵6；桁架4采用空心柱状架体结构，桁架4内侧设有用于安装金属网5的第二层索网2，桁架4两端分别与第一层索网1和第三层索网3连接，用于保持第二层索网2的网面形状；第一层索网1与第二层索网2之间、第二层索网2与第三层索网3之间均设有用于张拉第二层索网2的张力阵6。
如图2～5所示，优选的，第一层索网1、第二层索网2和第三层索网3上均设有若干个用于配合张力阵6的节点。
优选的，第一层索网1、第二层索网2和第三层索网3上的节点数量相同且沿桁架4轴向的投影重合；
优选的，第一层索网1、第二层索网2、第三层索网3与桁架4连接的节点数量范围均设为24～30个，更优选的，第一层索网1、第二层索网2、第三层索网3与桁架4连接的节点数量设为24或30个。
优选的，第一层索网1和第三层索网3的网面形状均设为抛物线形。
优选的，第二层索网2的网面形状设为凹凸赋形形状。
优选的，第二层索网2的材料采用凯夫拉纤维。
优选的，第二层索网2与第三层索网3的最小间距设为120mm。
如图6所示，优选的，桁架4的高度不小于500mm，具体设计时，需要考虑天线口径及焦距。
优选的，金属网5的材料采用镀金钼丝。
优选的，张力阵6包括一号张力阵61和二号张力阵62；一号张力阵61分别与第一层索网1和第二层索网2上的节点相连，二号张力阵62分别与第二层索网2和第三层索网3上的节点相连；一号张力阵61与二号张力阵62共同作用形成第二层索网2网面若干处的凸起或凹陷。
本发明的工作原理是：
利用一号张力阵61和二号张力阵62共同张拉第二层索网2，实现第二层索网2网面凹凸复合形状赋形，并利用第一层索网1和第三层索网3保持第二层索网2的网面赋形，再通过第二层索网2上缝制的金属网5，即可实现赋形天线电磁波的有效反射。
本发明说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (10)

1.一种柔性赋形索网天线，其特征在于：包括第一层索网(1)、第二层索网(2)、第三层索网(3)、桁架(4)、金属网(5)和张力阵(6)；桁架(4)采用空心柱状架体结构，桁架(4)内侧设有用于安装金属网(5)的第二层索网(2)，桁架(4)两端分别与第一层索网(1)和第三层索网(3)连接，用于保持第二层索网(2)的网面形状；第一层索网(1)与第二层索网(2)之间、第二层索网(2)与第三层索网(3)之间均设有用于张拉第二层索网(2)的张力阵(6)。
2.根据权利要求1所述的一种柔性赋形索网天线，其特征在于：所述第一层索网(1)、第二层索网(2)和第三层索网(3)上均设有若干个用于配合张力阵(6)的节点。
3.根据权利要求2所述的一种柔性赋形索网天线，其特征在于：所述第一层索网(1)、第二层索网(2)和第三层索网(3)上的节点数量相同且沿桁架(4)轴向的投影重合；第一层索网(1)、第二层索网(2)、第三层索网(3)与桁架(4)连接的节点数量范围均设为24～30个。
4.根据权利要求1所述的一种柔性赋形索网天线，其特征在于：所述第一层索网(1)和第三层索网(3)的网面形状均设为抛物线形。
5.根据权利要求1所述的一种柔性赋形索网天线，其特征在于：所述第二层索网(2)的网面形状设为凹凸赋形形状。
6.根据权利要求5所述的一种柔性赋形索网天线，其特征在于：所述第二层索网(2)的材料采用凯夫拉纤维。
7.根据权利要求1所述的一种柔性赋形索网天线，其特征在于：所述第二层索网(2)与第三层索网(3)的最小间距设为120mm。
8.根据权利要求1所述的一种柔性赋形索网天线，其特征在于：所述桁架(4)的高度不小于500mm。
9.根据权利要求1所述的一种柔性赋形索网天线，其特征在于：所述金属网(5)的材料采用镀金钼丝。
10.根据权利要求1所述的一种柔性赋形索网天线，其特征在于：所述张力阵(6)包括一号张力阵(61)和二号张力阵(62)；一号张力阵(61)分别与第一层索网(1)和第二层索网(2)上的节点相连，二号张力阵(62)分别与第二层索网(2)和第三层索网(3)上的节点相连；一号张力阵(61)与二号张力阵(62)共同作用形成第二层索网(2)网面若干处的凸起或凹陷。
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