CN110085963A - 一种可展开刚性反射面天线 - Google Patents

一种可展开刚性反射面天线 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种可展开刚性反射面天线，所述天线包括：支撑底座组件1、中心固定面板组件2以及可展开面板组件3；支撑底座组件1和中心固定面板组件2相固接；支撑底座组件1通过支撑底座组件1的转轴装配组件1‑5和所述可展开面板组件3相固接，当转轴装配组件1‑5转动时，带动可展开面板组件3展开，从而使得中心固定面板组件2与展开到位后的可展开面板组件3共同构成完整的天线反射面。该可展开刚性反射面天线通过支撑底座组件的转轴装配组件带动整个可展开面板组件转动展开，从而实现大口径、高精度、高刚度、高收纳率的固体反射面天线。

Description

一种可展开刚性反射面天线
技术领域
本发明涉及航天卫星通信领域，尤其涉及一种可展开刚性反射面天线。
背景技术
反射面天线具有单个天线增益高、频带宽的特点，所以广泛应用于卫星通信、微波通信中继、移动通信基站等场合，并在电子侦察、气象监测、地球观测、陆地遥感、深空探测和深空通信等领域发挥着重要作用。除卫星通信外，如今普遍使用的天线结构的反射面大多由刚性材料组成，其体积和质量大，无法折叠压缩，这些缺点限制了此类天线的应用。在卫星通信领域，由于受到航天运载工具承载质量和容量的限制，大口径天线必须是一种可展开/收拢天线，即卫星发射时天线收拢存贮于整流罩内，待卫星入轨至指定位置后，天线自动展开到工作状态。
网状可展开天线是目前使用最多的一种星载天线，但其需要复杂的在轨测量调整系统才能保证网面的型面精度，且结构刚度较弱，这极大地限制此类天线的应用。而且该类天线的型面精度和结构刚度不如刚性反射面天线，因而为实现大口径、高精度、高刚度的天线，需研制高收纳率的可展开刚性反射面天线。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可展开刚性反射面天线，解决了复杂的在轨测量调整系统导致的型面精度难以保证的问题，实现大口径、高精度、高刚度、高收纳率的固体反射面天线。
为了达到上述目的，本发明提供一种可展开刚性反射面天线，所述天线包括：
支撑底座组件1、中心固定面板组件2以及可展开面板组件3；
所述支撑底座组件1和所述中心固定面板组件2相固接；
所述支撑底座组件1通过所述支撑底座组件1的转轴装配组件1-5和所述可展开面板组件3相固接，当所述转轴装配组件1-5转动时，带动所述可展开面板组件3展开，从而使得所述中心固定面板组件2与展开到位后的可展开面板组件3共同构成完整的天线反射面。
上述方案中，所述支撑底座组件1包括：
上底座面板1-4、下底座面板1-1、第一支撑座1-2、第二支撑座1-3、第三支撑座1-6、内侧支柱1-7、多个所述转轴装配组件1-5和同步驱动装置1-8；上底座面板1-4和下底座面板1-1通过所述第一支撑座1-2连接，所述转轴装配组件1-5通过十字万向节结构、所述第二支撑座1-3以及所述第三支撑座1-6与所述上底座面板1-4相连接，所述同步驱动装置1-8位于所述上底座面板1-4和下底座面板1-1的中间，并通过所述同步驱动装置1-8的驱动轴1-8-7和十字万向节结构与所述转轴装配组件1-5连接。
上述方案中，所述内侧支柱1-7为三个。
上述方案中，所述转轴装配组件1-5包括：
面板转动轴1-5-3、内支撑转轴1-5-6、外支撑转轴1-5-5、万向节小端1-5-1、万向节大端1-5-7、万向节连接块1-5-2和连接挡片1-5-4，其中所述面板转动轴1-5-3与所述万向节大端1-5-7相固接，且所述面板转动轴1-5-3、所述内支撑转轴1-5-6以及所述外支撑转轴1-5-5的三根轴由螺栓固定在一起，以保证转轴转动过程中两端点的空间位置保持不变。
上述方案中，所述同步驱动装置1-8包括：
蜗轮蜗杆传动机构、两个轴承支撑座1-8-2、多个驱动轴1-8-7、多个卷索法兰1-8-4以及多根同步驱动索1-8-6；每个所述卷索法兰1-8-4上设有连接螺钉1-8-5，用以固定所述同步驱动索1-8-6，所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮1-8-3、所述卷索法兰1-8-4以及所述驱动轴1-8-7同轴，电机通过驱动所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗杆1-8-1带动所述蜗轮1-8-3转动，进而使得与所述蜗轮同轴的所述驱动轴1-8-7转动，在所述同步驱动索1-8-6的作用下，全部驱动轴1-8-7同步转动，从而使得与所述多个驱动轴1-8-7连接的所述可展开面板组件3展开形成反射面天线。
上述方案中，所述中心固定面板组件2包括：
薄壁中心面板2-1、支撑背架2-2和底座支撑座2-3，所述底座支撑座2-3与所述上底座面板1-4上的内侧支柱1-7相固接，以保证其位置在天线展开与收拢的过程中保持不变。
上述方案中，所述底座支撑座2-3为三根。
上述方案中，所述可展开面板组件3包括：
抛物面面板3-1、支撑梁3-2、下面板背筋3-4、上面板背筋3-6、下面板支撑座3-3、上面板支撑座3-5和转轴轴套3-7组成，下面板背筋3-4、上面板背筋3-6、下面板支撑座3-3、上面板支撑座3-5和支撑梁3-2用螺钉固定于所述抛物面面板3-1背侧，所述转轴轴套3-7与所述支撑梁3-2相固接；所述转轴轴套3-7与所述面板转动轴1-5-3相固接，当所述面板转动轴1-5-3转动时，带动每个所述可展开面板组件3绕各自的转轴旋转展开，展开完成后，与所述中心固定面板组件2共同组成一个完整的天线反射面。
本实施例中的可展开刚性反射面天线，包括用于支撑和驱动天线展开的支撑底座组件、在展开过程中固定不动的中心固定面板组件以及多个用于展开到位后构成部分天线反射面的可展开面板组件，中心固定面板与展开到位后的可展开面板组件共同构成完整的天线反射面。该可展开刚性反射面天线通过支撑底座组件的转轴装配组件带动整个可展开面板组件转动展开，从而实现大口径、高精度、高刚度、高收纳率的固体反射面天线。
附图说明
图1是本发明实施例提供的可展开刚性反射面天线示意图；
图2是本发明实施例提供的支撑底座组件的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的转轴装配组件的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的同步驱动装置的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的中心固定面板组件的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的可展开面板组件的结构示意图；
图7是可展开刚性反射面天线在展开过程中的俯视图和侧视图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
请参见图1，图1是本发明实施例提供的可展开刚性反射面天线示意图，如图1所示，本发明实施例提供一种可展开刚性反射面天线，该天线包括：
支撑底座组件1、中心固定面板组件2以及可展开面板组件3；
支撑底座组件1和中心固定面板组件2相固接；
支撑底座组件1通过支撑底座组件1的转轴装配组件1-5和可展开面板组件3相固接，当转轴装配组件1-5转动时，带动可展开面板组件3展开，从而使得中心固定面板组件2与展开到位后的可展开面板组件3共同构成完整的天线反射面。
具体的，该支撑底座组件1用于支撑整个天线以及驱动天线的展开，中心固定面板组件2在展开过程中固定不动，多个可展开面板组件3展开到位后构成部分天线反射面，与中心固定面板组件2共同构成完整的天线反射面。
本实施例中的可展开刚性反射面天线，包括用于支撑和驱动天线展开的支撑底座组件、在展开过程中固定不动的中心固定面板组件以及多个用于展开到位后构成部分天线反射面的可展开面板组件，中心固定面板与展开到位后的可展开面板组件共同构成完整的天线反射面。该可展开刚性反射面天线通过支撑底座组件的转轴装配组件带动整个可展开面板组件转动展开，从而实现大口径、高精度、高刚度、高收纳率的固体反射面天线。
参照图2，图2是本发明实施例提供的支撑底座组件的结构示意图；如图2所示，支撑底座组件1包括：
上底座面板1-4、下底座面板1-1、第一支撑座1-2、第二支撑座1-3、第三支撑座1-6、内侧支柱1-7、多个所述转轴装配组件1-5和同步驱动装置1-8；上底座面板1-4和下底座面板1-1通过所述第一支撑座1-2连接，所述转轴装配组件1-5通过十字万向节结构、所述第二支撑座1-3以及所述第三支撑座1-6与所述上底座面板1-4相连接，所述同步驱动装置1-8位于所述上底座面板1-4和下底座面板1-1的中间，并通过所述同步驱动装置1-8的驱动轴1-8-7和十字万向节结构与所述转轴装配组件1-5连接。
在本实施例中，支撑底座组件不仅用于支撑天线反射面，也用于驱动天线面板的展开，它的大小决定着天线收拢态的体积，也进一步决定了天线的收纳率。
进一步的，所述内侧支柱1-7为三个。
参考图3，图3是本发明实施例提供的转轴装配组件的结构示意图，转轴装配组件1-5包括：
面板转动轴1-5-3、内支撑转轴1-5-6、外支撑转轴1-5-5、万向节小端1-5-1、万向节大端1-5-7、万向节连接块1-5-2和连接挡片1-5-4组成，其中面板转动轴1-5-3与万向节大端1-5-7相固接，且面板转动轴1-5-3、内支撑转轴1-5-6以及外支撑转轴1-5-5的三根轴由螺栓固定在一起，以保证转轴转动过程中两端点的空间位置保持不变。
该结构主要用于传递动力矩。
参照图4，图4是本发明实施例提供的同步驱动装置的结构示意图；同步驱动装置1-8包括：
蜗轮蜗杆传动机构、两个轴承支撑座1-8-2、多个驱动轴1-8-7、多个卷索法兰1-8-4以及多根同步驱动索1-8-6；每个卷索法兰1-8-4上设有连接螺钉1-8-5，用以固定同步驱动索1-8-6，蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮1-8-3、卷索法兰1-8-4以及驱动轴1-8-7同轴，电机通过驱动蜗轮蜗杆传动机构的蜗杆1-8-1带动蜗轮1-8-3转动，进而使得与蜗轮同轴的驱动轴1-8-7转动，在同步驱动索1-8-6的作用下，全部驱动轴1-8-7同步转动，从而使得与多个驱动轴1-8-7连接的可展开面板组件3展开形成反射面天线。
本实施例中，由于采用蜗杆作为主动件，合理地设计螺旋升角可使得结构具有自锁的特点。
参考图5，图5是本发明实施例提供的中心固定面板组件的结构示意图，中心固定面板组件2包括：
薄壁中心面板2-1、支撑背架2-2和底座支撑座2-3，底座支撑座2-3与上底座面板1-4上的内侧支柱1-7相固接，以保证其位置在天线展开与收拢的过程中保持不变。
进一步的，底座支撑座2-3为三根。
参考图6，图6是本发明实施例提供的可展开面板组件的结构示意图；可展开面板组件3包括：
抛物面面板3-1、支撑梁3-2、下面板背筋3-4、上面板背筋3-6、下面板支撑座3-3、上面板支撑座3-5和转轴轴套3-7，下面板背筋3-4、上面板背筋3-6、下面板支撑座3-3、上面板支撑座3-5和支撑梁3-2用螺钉固定于抛物面面板3-1背侧，转轴轴套3-7与支撑梁3-2相固接；转轴轴套3-7与面板转动轴1-5-3相固接，当面板转动轴1-5-3转动时，带动每个可展开面板组件3绕各自的转轴旋转展开，展开完成后，与中心固定面板组件2共同组成一个完整的天线反射面。
图7是可展开刚性反射面天线在展开过程中的俯视图和侧视图，其中图7中左侧为俯视图，右侧为侧视图；具体的，可展开刚性反射面天线由单一电机驱动展开，电机通过驱动蜗杆1-8-1带动蜗轮1-8-3，由于蜗轮1-8-3与驱动轴1-8-7同轴，因而可将动力传递到驱动轴1-8-7上，再通过十字万向节结构将动力传递到面板转动轴1-5-3上，面板转动轴1-5-3带动整个可展开面板组件3转动展开，在此过程中，利用卷索法兰1-8-4上的同步驱动索1-8-6保证各个可展开面板组件(1)同时展开，从而实现天线的展开。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明提供的可展开刚性反射面天线精度高，结构刚度高，可绕天线中心轴旋转折叠展开，具有一定的收纳率。
2.本发明在驱动展开时，采用蜗杆作为主动件，蜗轮作从动件，若合理地设计螺旋升角，则可实现机构的自锁。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可展开刚性反射面天线，其特征在于，所述天线包括：
支撑底座组件(1)、中心固定面板组件(2)以及可展开面板组件(3)；
所述支撑底座组件(1)和所述中心固定面板组件(2)相固接；
所述支撑底座组件(1)通过所述支撑底座组件(1)的转轴装配组件(1-5)和所述可展开面板组件(3)相固接，当所述转轴装配组件(1-5)转动时，带动所述可展开面板组件(3)展开，从而使得所述中心固定面板组件(2)与展开到位后的可展开面板组件(3)共同构成完整的天线反射面。
2.根据权利要求1所述的可展开刚性反射面天线，其特征在于，所述支撑底座组件(1)包括：
上底座面板(1-4)、下底座面板(1-1)、第一支撑座(1-2)、第二支撑座(1-3)、第三支撑座(1-6)、内侧支柱(1-7)、多个所述转轴装配组件(1-5)和同步驱动装置(1-8)；所述上底座面板(1-4)和所述下底座面板(1-1)通过所述第一支撑座(1-2)连接，所述转轴装配组件(1-5)通过十字万向节结构、所述第二支撑座(1-3)以及所述第三支撑座(1-6)与所述上底座面板(1-4)相连接，所述同步驱动装置(1-8)位于所述上底座面板(1-4)和所述下底座面板(1-1)的中间，并通过所述同步驱动装置(1-8)的驱动轴(1-8-7)和十字万向节结构与所述转轴装配组件(1-5)连接。
3.根据权利要求2所述的可展开刚性反射面天线，其特征在于，所述内侧支柱(1-7)为三个。
4.根据权利要求2所述的可展开刚性反射面天线，其特征在于，所述转轴装配组件(1-5)包括：
面板转动轴(1-5-3)、内支撑转轴(1-5-6)、外支撑转轴(1-5-5)、万向节小端(1-5-1)、万向节大端(1-5-7)、万向节连接块(1-5-2)和连接挡片(1-5-4)，其中所述面板转动轴(1-5-3)与所述万向节大端(1-5-7)相固接，且所述面板转动轴(1-5-3)、所述内支撑转轴(1-5-6)以及所述外支撑转轴(1-5-5)的三根轴由螺栓固定在一起，以保证转轴转动过程中两端点的空间位置保持不变。
5.根据权利要求2所述的可展开刚性反射面天线，其特征在于，所述同步驱动装置(1-8)包括：
蜗轮蜗杆传动机构、两个轴承支撑座(1-8-2)、多个驱动轴(1-8-7)、多个卷索法兰(1-8-4)以及多根同步驱动索(1-8-6)；每个所述卷索法兰(1-8-4)上设有连接螺钉(1-8-5)，用以固定所述同步驱动索(1-8-6)，所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮(1-8-3)、所述卷索法兰(1-8-4)以及所述驱动轴(1-8-7)同轴，电机通过驱动所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗杆(1-8-1)带动所述蜗轮(1-8-3)转动，进而使得与所述蜗轮同轴的所述驱动轴(1-8-7)转动，在所述同步驱动索(1-8-6)的作用下，全部驱动轴(1-8-7)同步转动，从而使得与所述多个驱动轴(1-8-7)连接的所述可展开面板组件(3)展开形成反射面天线。
6.根据权利要求2所述的可展开刚性反射面天线，其特征在于，所述中心固定面板组件(2)包括：
薄壁中心面板(2-1)、支撑背架(2-2)和底座支撑座(2-3)，所述底座支撑座(2-3)与所述上底座面板(1-4)上的内侧支柱(1-7)相固接，以保证其位置在天线展开与收拢的过程中保持不变。
7.根据权利要求6所述的可展开刚性反射面天线，其特征在于，所述底座支撑座(2-3)为三根。
8.根据权利要求2所述的可展开刚性反射面天线，其特征在于，所述可展开面板组件(3)包括：
抛物面面板(3-1)、支撑梁(3-2)、下面板背筋(3-4)、上面板背筋(3-6)、下面板支撑座(3-3)、上面板支撑座(3-5)和转轴轴套(3-7)，所述下面板背筋(3-4)、所述上面板背筋(3-6)、所述下面板支撑座(3-3)、所述上面板支撑座(3-5)和所述支撑梁(3-2)用螺钉固定于所述抛物面面板(3-1)背侧，所述转轴轴套(3-7)与所述支撑梁(3-2)相固接；所述转轴轴套(3-7)与所述面板转动轴(1-5-3)相固接，当所述面板转动轴(1-5-3)转动时，带动每个所述可展开面板组件(3)绕各自的转轴旋转展开，展开完成后，与所述中心固定面板组件(2)共同组成一个完整的天线反射面。
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