CN110504520B - 一种多口径可动展开天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多口径可动展开天线，属于天线技术领域。所述多口径可动展开天线包括展开背架、展开臂、二维展开机构及多个反射器组件，多个所述反射器组件固定在所述展开背架的不同位置处，所述展开臂一端与所述展开背架连接，一端与所述二维展开机构连接，所述二维展开机构用于带动所述展开臂转动，以使固定在所述展开背架上的各反射器组件实现方位和俯仰转动。本发明通过调整二维展开机构转动角度即可实现整体波束全球覆盖。

Description

一种多口径可动展开天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别提供了一种多口径可动展开天线及其展开方法。

背景技术

随着航天技术的不断发展，高通量卫星发展迅猛，对多波束天线提出了更高的要求，例如波束指向灵活性、波束覆盖区独立、整体波束全球覆盖等要求。现有技术无法满足该需求，因此亟需一种结构简单、多口径可动展开的固面反射器。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种多口径可动展开天线，通过调整二维展开机构转动角度即可实现整体波束全球覆盖。

本发明的技术解决方案是：

一种多口径可动展开天线，包括展开背架、展开臂、二维展开机构及多个反射器组件，多个所述反射器组件固定在所述展开背架的不同位置处，所述展开臂一端与所述展开背架连接，一端与所述二维展开机构连接，所述二维展开机构用于带动所述展开臂转动，以使固定在所述展开背架上的各反射器组件实现方位和俯仰转动。

在一可选实施例中，所述反射器组件包括反射器和反射器转动装置，多个所述反射器通过各自对应的所述反射器转动装置固定在所述展开背架的不同位置处，所述反射器转动装置用于带动对应的反射器进行方位和/或俯仰转动。

在一可选实施例中，所述反射器转动装置包括连接支架、俯仰转动单元、方位转动单元、L型支架和固定支架，所述连接支架一端与所述反射器连接，一端与所述俯仰转动单元连接，所述俯仰转动单元带动所述支架做俯仰转动从而带动所述反射器俯仰转动，所述L型支架一端与所述俯仰转动单元连接，另一端与所述方位转动单元连接，所述方位转动单元通过所述固定支架与所述展开背架固定相连，所述方位转动单元转动时带动所述L型支架转动从而带动所述俯仰转动单元和连接支架转动，实现反射器的方位转动。

在一可选实施例中，所述俯仰转动单元包括俯仰驱动电机和俯仰轴，所述连接支架与所述俯仰轴固定连接，所述俯仰驱动电机固定连接在所述L型支架上，所述方位转动单元包括方位轴驱动电机和方位轴，所述方位驱动电机固定在所述固定支架上，所述方位轴与所述L型支架固定连接，所述方位驱动电机驱动所述方位轴，使所述方位轴带动所述L型支架、所述俯仰转动单元和所述连接支架沿方位轴顺时针或逆时针转动，所述俯仰驱动电机驱动所述俯仰轴转动，带动所述连接支架沿俯仰轴顺时针或逆时针转动。

在一可选实施例中，所述二维展开机构包括底座、X轴转动单元、支架、Y轴转动单元和连接部，所述底座下端用于固定在载体上，所述X轴转动单元设置在所述底座上端，所述支架下端与所述X轴转动单元连接，所述X轴转动单元用于带动所述支架在水平面内沿顺时针或逆时针转动，所述支架上端固定有所述Y轴转动单元，所述连接部为弯折结构，且第一端与所述Y轴转动单元连接，第二端与所述展开臂下端连接，所述Y轴转动单元用于带动所述连接部第一端在竖直平面内沿顺时针或逆时针转动，从而使固定在所述展开背架上的各反射器组件实现方位和俯仰转动。

在一可选实施例中，所述X轴转动单元包括X轴驱动电机和X转轴，所述X轴驱动电机用于带动所述X转轴在水平面内沿顺时针或逆时针转动，所述支架下端通过法兰与所述X转轴固定连接；所述Y轴转动单元包括Y轴驱动电机和Y转轴，所述Y轴驱动电机用于带动所述Y转轴在竖直面内沿顺时针或逆时针转动，所述连接部通过法兰与所述Y转轴固定连接。

在一可选实施例中，所述的多口径可动展开天线还包括多个解锁释放装置，每组所述反射器组件对应至少一个所述解锁释放装置，并在展开前通过对应的所述解锁释放装置固定在载体上，在展开时由对应的所述解锁释放装置释放。

在一可选实施例中，所述控制器用于在接收到展开指令时，根据展开指令中包含的方位角和俯仰角信息，控制所述二维展开机构带动所述反射器组件进行方位和俯仰转动直至零位。

在一可选实施例中，所述的多口径可动展开天线还包括多个解锁释放装置，每组所述反射器组件对应至少一个所述解锁释放装置，所述控制器在接收到展开指令时，先控制所述二维展开机构带动所述反射器组件做一定角度的俯仰转动以避让所述解锁释放装置，然后控制所述二维展开机构带动所述反射器组件做方位转动，并在方位转动到位后控制所述二维展开机构带动所述反射器组件继续进行俯仰转动直至转动至零位位置。

在一可选实施例中，所述反射器组件包括反射器和反射器转动装置，多个所述反射器通过各自对应的所述反射器转动装置固定在所述展开背架的不同位置处，所述反射器转动装置用于带动对应的反射器进行方位和/或俯仰转动，所述控制器还用于在所述反射器组件道道零位位置后，当接收到波束调整指令时，根据所述波束调整指令中对应的反射器组件标识，控制对应的反射器进行方位和/或俯仰转动。

本发明与现有技术相比的有益效果包括：

本发明实施例提供的多口径可动展开天线，通过将多个反射器组件固定在同一展开背架上，通过同一二维展开机构实现对多个反射器的方位和俯仰转动，既能确保各反射器组件相对位置固定，避免各反射器组件覆盖区产生交叠，实现各反射器组件的波束覆盖区独立，通过预先调整好各反射器的波束，调整二维展开机构转动角度即可实现整体波束全球覆盖。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种多口径可动展开天线未展开时的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种多口径可动展开天线展开时的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种二维展开机构结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种反射器转动装置结构示意图；

图5为本发明一具体实施例提供的反射器做一定角度的俯仰转动示意图；

图6为本发明一具体实施例提供的反射器做方位转动示意图；

图7为本发明一具体实施例提供的反射器到达零位位置示意图；

图8为本发明实施例提供的Y轴转动单元剖面示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

参见图1，本发明实施例公开了一种多口径可动展开天线，包括展开背架3、展开臂2、二维展开机构1及多个反射器组件，多个所述反射器组件固定在所述展开背架3的不同位置处，所述展开臂2一端与所述展开背架3连接，一端与所述二维展开机构1连接，所述二维展开机构1用于带动所述展开臂2转动，以使固定在所述展开背架3上的各反射器组件实现方位和俯仰转动。

具体地，本发明实施例中，所述反射器组件可以为航空航天领域用常规固面反射器，可以通过固定件连接、焊接、对接接口连接等方式固定在展开背架上；展开背架可以为三角形框架，可在三角位置处安装三个反射器组件，也可以是矩形或正方形框架结构，可在四角位置安装四个反射器，依次类推，本发明对展开背架的具体结构不作限定，各反射器组件中反射器的波束指向可以根据需要设置；二维展开机构可以是常规二维转动结构；

如图1所示，天线展开前，展开背架3平行于卫星仓板等天线载体设置，使反射器组件贴放在载体上节约空间；如图2所示，天线展开时，二维展开机构带动展开臂2转动，展开臂2带动展开背架3竖起并转动，直至固定在展开背架3上的各反射器均到达零位位置(即天线理论工作位置)；

本发明实施例提供的多口径可动展开天线，通过将多个反射器组件固定在同一展开背架上，通过同一二维展开机构实现对多个反射器的方位和俯仰转动，既能确保各反射器组件相对位置固定，避免各反射器组件覆盖区产生交叠，实现各反射器组件的波束覆盖区独立，通过预先调整好各反射器的波束，调整二维展开机构转动角度即可实现整体波束全球覆盖。

参见图1，在一可选实施例中，所述反射器组件包括反射器5和反射器转动装置4，多个所述反射器5通过各自对应的所述反射器转动装置4固定在所述展开背架3的不同位置处，所述反射器转动装置4用于带动对应的反射器进行方位和/或俯仰转动。通过设置反射器转动装置，在反射器到达零位位置后，可以根据操控指令控制反射器转动装置转动以改变对应反射器的波束指向，使单个反射器的波束指向更灵活；

具体地，如图4所示，所述反射器转动装置4包括连接支架41、俯仰转动单元42、方位转动单元43、L型支架44和固定支架45。所述连接支架41一端与反射器连接，一端与所述俯仰转动单元42连接，所述俯仰转动单元42带动所述支架41做俯仰转动从而带动所述反射器俯仰转动，所述L型支架44一端与所述俯仰转动单元42固定连接，另一端与所述方位转动单元43连接，所述方位转动单元43通过所述固定支架45与展开背架3相连，所述方位转动单元43转动时带动所述L型支架44转动从而带动俯仰转动单元42和连接支架41转动，实现反射器的方位转动。

具体地，所述俯仰转动单元42包括俯仰驱动电机和俯仰轴，所述连接支架41与所述俯仰轴固定连接，所述俯仰驱动电机固定连接在所述L型支架上，所述方位转动单元43包括方位轴驱动电机和方位轴，所述方位驱动电机固定在所述固定支架上，所述方位轴与所述L型支架固定连接，所述方位驱动电机驱动所述方位轴，使所述方位轴带动所述L型支架44、所述俯仰转动单元42和所述连接支架41沿方位轴顺时针或逆时针转动，所述俯仰驱动电机驱动所述俯仰轴转动，带动所述连接支架41沿俯仰轴顺时针或逆时针转动，从而实现每个反射器独立双轴转动能力。通过所述L型支架44连接所述方位转动单元43和所述俯仰转动单元42，可以实现方位转动轴和俯仰转动轴位于同一平面，从而降低了所述展开背架与反射器之间的间隙，有利于天线在整星上的布局。

如图3所示，所述二维展开机构1包括底座11、X轴转动单元12、支架13、Y轴转动单元14和连接部15，所述底座11下端用于固定在载体上，所述X轴转动单元12设置在所述底座11上端，所述支架13下端与所述X轴转动单元12连接，所述X轴转动单元12用于带动所述支架13在水平面内沿顺时针或逆时针转动，所述支架13上端固定有所述Y轴转动单元14，所述连接部15为弯折结构，且第一端与所述Y轴转动单元14连接，第二端与所述展开臂2下端连接，所述Y轴转动单元14用于带动所述连接部15第一端在竖直平面内沿顺时针或逆时针转动，从而使固定在所述展开背架3上的各反射器组件实现方位和俯仰转动。通过支架将Y轴转动单元设置在X轴转动单元上方，通过这种布局方式，可以有效提高二维转动机构高度，更利于天线在整星上的布局。

具体地，所述X轴转动单元12包括X轴驱动电机和X转轴，所述X轴驱动电机用于带动所述X转轴在水平面内沿顺时针或逆时针转动，所述支架13下端通过法兰与所述X转轴固定连接；所述Y轴转动单元14包括Y轴驱动电机和Y转轴，所述Y轴驱动电机用于带动所述Y转轴在竖直面内沿顺时针或逆时针转动，所述连接部15通过法兰与所述Y转轴固定连接。本发明实施例中驱动电机优选步进电机，各轴均为电机输出轴，如图8所示，以Y轴转动单元14为例，本发明实施例中，转动单元可以包括驱动电机本体141、X转轴142、谐波减速器143、壳体144、旋转变压器145及旋转端盖，其中驱动电机本体141转动输出驱动力，谐波减速器143一端与驱动电机本体141的输出端连接，另一端与X转轴142输入端连接，带动X转轴142转动，旋转端盖为法兰结构固定在X转轴142的输出端，用于与连接部15固定连接，X转轴142与壳体144之间通过角接触轴承转动连接，所述支架13与壳体144固定连接；旋转变压器145用于控制转动速度和角度。

进一步地，如图1和2所示，所述的多口径可动展开天线还包括多个解锁释放装置6，每组所述反射器组件对应至少一个所述解锁释放装置6，并在展开前通过对应的所述解锁释放装置6固定在载体上，在展开前由对应的所述解锁释放装置释放。通过设置解锁释放装置可以确保天线在收拢状态下锁紧在卫星舱板上，确保发射过程中产品安全。

进一步地，所述的多口径可动展开天线，还包括控制器，所述控制器用于在接收到展开指令时，根据展开指令中包含的方位角和俯仰角信息，控制所述二维展开机构1带动所述反射器组件进行方位和俯仰转动直至零位。

在一可选实施例中，所述的多口径可动展开天线包括多个解锁释放装置6，每组所述反射器组件对应至少一个所述解锁释放装置6，所述控制器在接收到展开指令时，如图5所示，先控制所述二维展开机构1带动所述反射器组件做一定角度的俯仰转动以避让所述解锁释放装置，然后如图6所示，控制所述二维展开机构1带动所述反射器组件做方位转动，并在方位转动到位后控制所述二维展开机构1带动所述反射器组件继续进行俯仰转动直至转动至零位位置，如图6所示。该方法可以在展开时避让解锁释放装置，避免由于反射器与解锁释放装置发生干涉导致的反射器损伤或无法正常展开。

在一可实施例中，所述反射器组件包括反射器5和反射器转动装置4，多个所述反射器通过各自对应的所述反射器转动装置固定在所述展开背架3的不同位置处，所述反射器转动装置用于带动对应的反射器进行方位和/或俯仰转动，所述控制器还用于在所述反射器组件道道零位位置后，当接收到波束调整指令时，根据所述波束调整指令中对应的反射器组件标识，控制对应的反射器进行方位和/或俯仰转动。通过设置反射器转动装置和控制器，在反射器到达零位位置后，可以根据操控指令控制反射器转动装置转动以改变对应反射器的波束指向，使单个反射器的波束指向更灵活；

在一具体实施例中，展开背架3优选正方形结构，且对角线上设有支撑架，整个天线系统包括四个分别设置在展开背架4角上的反射器组件，每个反射器对应3个解锁释放装置6，同一反射器的三个解锁释放装置6沿反射器圆周均布，且其中一个位于所述展开背架3的一条对角线位置处；该解锁装置布局既能确保反射器满足力学特性，又能尽可能地降低锁紧座的数量，有效地降低了载荷总质量。

以上所述，仅为本发明一个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (7)

1.一种多口径可动展开天线，其特征在于，包括展开背架、展开臂、二维展开机构及多个反射器组件，多个所述反射器组件固定在所述展开背架的不同位置处，所述展开臂一端与所述展开背架连接，一端与所述二维展开机构连接，所述二维展开机构用于带动所述展开臂转动，以使固定在所述展开背架上的各反射器组件实现方位和俯仰转动；

所述反射器组件包括反射器和反射器转动装置，多个所述反射器通过各自对应的所述反射器转动装置固定在所述展开背架的不同位置处，所述反射器转动装置用于带动对应的反射器进行方位和/或俯仰转动；

所述反射器转动装置包括连接支架、俯仰转动单元、方位转动单元、L型支架和固定支架，所述连接支架一端与所述反射器连接，一端与所述俯仰转动单元连接，所述俯仰转动单元带动所述连接支架做俯仰转动从而带动所述反射器俯仰转动，所述L型支架一端与所述俯仰转动单元连接，另一端与所述方位转动单元连接，所述方位转动单元通过所述固定支架与所述展开背架固定相连，所述方位转动单元转动时带动所述L型支架转动从而带动所述俯仰转动单元和连接支架转动，实现反射器的方位转动；

所述俯仰转动单元包括俯仰驱动电机和俯仰轴，所述连接支架与所述俯仰轴固定连接，所述俯仰驱动电机固定连接在所述L型支架上，所述方位转动单元包括方位轴驱动电机和方位轴，所述方位驱动电机固定在所述固定支架上，所述方位轴与所述L型支架固定连接，所述方位驱动电机驱动所述方位轴转动，使所述方位轴带动所述L型支架、所述俯仰转动单元和所述连接支架沿方位轴顺时针或逆时针转动，所述俯仰驱动电机驱动所述俯仰轴转动，带动所述连接支架沿俯仰轴顺时针或逆时针转动。

2.根据权利要求1所述的多口径可动展开天线，其特征在于，所述二维展开机构包括底座、X轴转动单元、支架、Y轴转动单元和连接部，所述底座下端用于固定在载体上，所述X轴转动单元设置在所述底座上端，所述支架下端与所述X轴转动单元连接，所述X轴转动单元用于带动所述支架在水平面内沿顺时针或逆时针转动，所述支架上端固定有所述Y轴转动单元，所述连接部为弯折结构，且第一端与所述Y轴转动单元连接，第二端与所述展开臂下端连接，所述Y轴转动单元用于带动所述连接部第一端在竖直平面内沿顺时针或逆时针转动，从而使固定在所述展开背架上的各反射器组件实现方位和俯仰转动。

3.根据权利要求2所述的多口径可动展开天线，其特征在于，所述X轴转动单元包括X轴驱动电机和X转轴，所述X轴驱动电机用于带动所述X转轴在水平面内沿顺时针或逆时针转动，所述支架下端通过法兰与所述X转轴固定连接；所述Y轴转动单元包括Y轴驱动电机和Y转轴，所述Y轴驱动电机用于带动所述Y转轴在竖直面内沿顺时针或逆时针转动，所述连接部通过法兰与所述Y转轴固定连接。

4.根据权利要求1所述的多口径可动展开天线，其特征在于，还包括多个解锁释放装置，每组所述反射器组件对应至少一个所述解锁释放装置，并在展开前通过对应的所述解锁释放装置固定在载体上，在展开时由对应的所述解锁释放装置释放。

5.根据权利要求1所述的多口径可动展开天线，其特征在于，还包括控制器，所述控制器用于在接收到展开指令时，根据展开指令中包含的方位角和俯仰角信息，控制所述二维展开机构带动所述反射器组件进行方位和俯仰转动直至零位。

6.根据权利要求5所述的多口径可动展开天线，其特征在于，还包括多个解锁释放装置，每组所述反射器组件对应至少一个所述解锁释放装置，所述控制器在接收到展开指令时，先控制所述二维展开机构带动所述反射器组件做一定角度的俯仰转动以避让所述解锁释放装置，然后控制所述二维展开机构带动所述反射器组件做方位转动，并在方位转动到位后控制所述二维展开机构带动所述反射器组件继续进行俯仰转动直至转动至零位位置。

7.根据权利要求5所述的多口径可动展开天线，其特征在于，所述反射器组件包括反射器和反射器转动装置，多个所述反射器通过各自对应的所述反射器转动装置固定在所述展开背架的不同位置处，所述反射器转动装置用于带动对应的反射器进行方位和/或俯仰转动，所述控制器还用于在所述反射器组件道道零位位置后，当接收到波束调整指令时，根据所述波束调整指令中对应的反射器组件标识，控制对应的反射器进行方位和/或俯仰转动。

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