CN110808476A - 一种镁合金卫星天线反射面 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种镁合金卫星天线反射面，属于卫星天线技术领域。所述卫星天线反射面采用一体化成型结构，天线整体呈箱式结构；所述卫星天线反射面包括一个中间体和多个扇面，所述中间体位于中心位置，呈圆筒形箱体结构；所述扇面分布在中间体的周向，形成投影为圆形的反射面；所述扇面的前表面为光滑弧形面，后表面为支撑结构；所述支撑结构包括径向加强筋、轴向加强筋和方形加强筋。本发明具有精度高、信号接收稳定、重量轻、抗老化性能好和不易变形的优点。

Description

一种镁合金卫星天线反射面

技术领域

本发明属于卫星天线技术领域，具体涉及一种镁合金卫星天线反射面。

背景技术

天线反射面是指面天线中用以将馈源发出的电磁波按一定要求向某一方向集中反射，以加强发射效果的导电曲面或平面，当用于接收时，可以增强接收信号强度，改善接收效果，简称反射面。大多数卫星天线的主体是抛物面结构的，但也有一些多焦点天线是由球面和抛物面组合而成，其接收到的卫星信号通过抛物面天线的反射集中到焦点处。目前，常用的反射面采用玻璃钢、碳纤维、钢板预拉成型、铝合金等材料制造。使用冷轧钢板的抛物面卫星接收天线虽使用油漆和各种涂料喷涂反射面，但是安装和运输过程中经常划伤，室外暴露雨淋的情况下保护层容易被破坏，使冷轧钢板暴露而发生锈蚀现象，使用寿命大大缩短；使用纯铝或铝合金作为抛物面接收器本体材料，价格昂贵，制造成本高，同时纯铝及铝合金材质较为柔软，在使用中容易变形，难以适应大风大雪天气；铸铝价格较高，且脆性较大，在使用过程中容易出现开裂和破碎的现象。传统的碳纤维卫星天线反射面本体采用碳纤维复合材料夹芯结构，背筋采用铝合金材料，背筋与反射面本体之间采用胶接或金属埋件螺钉连接。由于材料性能的不匹配，导致反射面焦点随环境温度波动发生显著变化，影响电气性能；并且，面临低温或高温时铝合金背筋与反射面连接部位容易发生结构破坏；玻璃钢天线采用高温、高压下的膜压技术，其材料特性和加工工艺，决定了玻璃钢天线具有其他天线无可比拟的一致性，具有不变形的特点，所以使用寿命一般在十几年以上，但是目前玻璃钢天线的振子与射频同轴电缆不能长期保证呈撑直状态，这会在信号运输过程中玻璃钢天线变形给卫星接收系统带来不利影响。

为了适应车载及地面两用天线的需求，对天线反射面的新需求就是尺寸大，精度高，质量轻便于携带，而镁合金是目前金属结构材料中最轻的一类，其特点是密度小（1.8g/cm3），是钢的1/5，锌的1/4，铝的2/3，具有很高的比强度,例如AZ91D的比强度可以达到154，远远高出合金钢的比强度（100）。

普通铸造镁合金和铸造铝合金的刚度相同，因而其比强度明显高于铝合金，镁合金更多用来设计整体构件。镁合金散热性能好，相同温度下，镁合金的散热时间还不到铝合金的一半，浇铸过程中可以快速散热。镁合金的比弹性模量较高，在相同的受力条件下，可消耗更大的变形功，故镁合金的减振性能好，可承受较大的冲击、振动载荷。镁合金具有良好的切削性能，这也是其他金属无法比拟的。

发明内容

本发明的目的是提供一种镁合金卫星天线反射面，以解决现有卫星天线轻量化和强度之间的优化问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种镁合金卫星天线反射面，所述镁合金卫星天线反射面采用反射面与支撑结构合二为一，天线整体呈箱式结构。

一种镁合金卫星天线反射面，包括一个中间体和多个扇面，所述中间体位于中心位置，呈圆筒形箱体结构；所述扇面分布在中间体的周向，形成投影为圆形的反射面；所述扇面的前表面为光滑弧形面，后表面为支撑结构；所述支撑结构包括径向加强筋、轴向加强筋和方形加强筋。

作为优选，每个所述扇面与中间体之间为螺栓连接，相邻两个扇面之间为螺栓连接。

作为优选，所述中间体整体为多个同心的圆筒套装形成的箱体结构，多个圆筒之间通过扇形分布的中间体加强筋连接；所述多个圆筒中，相邻两个圆筒的直径差相同，多个圆筒的高度相同，中间圆筒为通孔，其余多个圆筒的单侧设置反射面。

作为优选，所述中间体加强筋的高度等于所述多个圆筒的高度；所述中间体加强筋上开有第一减重孔。

作为优选，每个扇面后表面设置的径向加强筋在扇面内均匀分布，径向加强筋走向沿扇面的半径方向；其中，边缘的两个径向加强筋与相邻的两个扇面共用；边缘的两个径向加强筋与中间的径向加强筋均与中间体上相应位置处相邻的三个中间体加强筋方向一致；所述径向加强筋是高度渐变的薄壁结构，与中间体连接的根部高度最高，在扇面外缘部分的尖部高度最低，根部和尖部的顶端平直连接，径向加强筋的底部与扇面后表面接触，形成近似梯形的径向加强筋。

作为优选，所述径向加强筋上设置第二减重孔。

作为优选，所述第二减重孔分布在方形加强筋与中间体之间部分的径向加强筋上。

作为优选，所述轴向加强筋在卫星天线反射面整体的后部形成多个与中间体同轴的同心圆筒形，俯视图是多个同心圆，多根轴向加强筋的高度与相交的径向加强筋所在位置的高度相同。

作为优选，所述方形加强筋有两个，两个方形加强筋一共八个顶点，分别位于每个扇面的外缘顶点，方形加强筋的底面与扇面后表面接触，顶部平直，高度与相交的径向加强筋所在位置的高度相同，进而形成高度变化的薄壁方形加强筋结构。

本发明的优点在于：

（1）精度高，信号接收稳定：本发明提供的镁合金卫星天线反射面整体呈箱式结构，中间体和扇面后表面呈环形加强筋结构，保证了反射面在铸造成形和后续机加过程中变形最小，保证了天线的空间几何尺寸和平面几何尺寸的精度。

（2）重量轻：本发明的卫星天线反射面整体全部采用镁合金铸造而成，比铝合金轻1/3，天线背面的加强筋通过力学性能计算，高度优化设计，在保证满足受力要求的情况下，通过高度变化和减重孔达到双重减重的目的。

（3）抗老化和抗疲劳性能好：与玻璃钢、碳纤维采用镁合金材料制备天线克服了老化问题；同时天线具有很好的抗疲劳性能，不易受到天气的影响。

（4）不易变形：镁合金的比弹性模量高，在相同的受力条件下，可消耗更大的变形功，在受到砂石等外力冲击的时候，不易变形，同时表面不易产生坑点等缺陷，适宜野外作业。

附图说明

图1是本发明实施例提供的镁合金卫星天线反射面主视图。

图2是本发明实施例中提供的镁合金卫星天线反射面后视图。

图3是本发明实施例中提供的镁合金卫星天线反射面的支撑结构示意图。

图4是本发明实施例中提供的镁合金卫星天线反射面中所述中间体的结构示意图。

图5是本发明实施例中提供的镁合金卫星天线反射面中单个扇面的后视结构示意图。

图中：

1.中间体； 2.扇面； 101.圆筒； 102.中间体加强筋；

103.第一减重孔； 201.径向加强筋； 202.轴向加强筋； 203.方形加强筋；

204.第二减重孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明首先提供一种镁合金卫星天线反射面，所述镁合金卫星天线反射面采用主反射面与支撑结构合二为一的结构，天线整体呈箱式结构。如图1~图3所示，本发明实施例提供的所述卫星天线反射面包括一个中间体1和多个扇面2，所述中间体1位于中心位置，呈圆筒形结构，也称箱体结构；所述扇面2分布在中间体1的周向，形成投影为圆形的反射面。中间体和每个扇面2可以采用铸造一体化成型。

本实施例给出的是具有8个扇面2的反射面结构，具体扇面2数量是可以根据需要进行调整的。所述每个扇面2与中间体1之间为螺栓连接，相邻两个扇面2之间为螺栓连接，所有扇面2都安装在中间体1上，形成完整的卫星天线反射面，所述扇面2的前表面为光滑弧形面（如图1），后表面为支撑结构（如图2）。

如图4，所述中间体1整体为三个同心的圆筒101套装形成的箱体结构，三个圆筒101之间通过扇形分布的中间体加强筋102连接。所述三个圆筒101中，相邻两个圆筒101的直径差相同，三个圆筒101的高度相同，中间圆筒101为通孔，其余两个圆筒101的单侧设置反射面。

所述中间体加强筋102的高度等于所述三个圆筒101的高度。所述中间体加强筋102上开有第一减重孔103。

如图2和图3所示，所述八个扇面2后表面的支撑结构包括径向加强筋201、轴向加强筋202和方形加强筋203。每个扇面2后表面设置的径向加强筋201相同，以其中一个扇面2为例，如图2和图3中所示区域A为一个扇面2区域，扇面2后表面设置的径向加强筋201有五根，如图5所示，径向加强筋201在扇面2内均匀分布，径向加强筋201走向沿扇面的半径方向。其中，边缘的两个径向加强筋201与相邻的两个扇面2共用，起到连接相邻扇面2的作用；边缘的两个径向加强筋201与中间的径向加强筋201均与中间体1上相应位置处相邻的三个中间体加强筋102方向一致。所述径向加强筋201是高度渐变的薄壁结构，与中间体1连接的根部高度最高，在扇面2外缘部分的尖部高度最低，根部和尖部的顶端平直连接，径向加强筋201的底部与扇面2后表面接触，形成近似梯形的径向加强筋201。

所述径向加强筋201上设置第二减重孔204。

进一步优选的，所述第二减重孔204分布在方形加强筋203与中间体1之间部分的径向加强筋201上。

所述轴向加强筋202有三根，在卫星天线反射面整体的后部形成三个与中间体1同轴的同心圆筒形，俯视图是三个同心圆，如图2。三根轴向加强筋202的高度与相交的径向加强筋201所在位置的高度相同，三根轴向加强筋202的位置根据实际受力模型计算得出。

所述方形加强筋203有两个，两个方形口加强筋203一共八个顶点，分别位于每个扇面2的外缘顶点，方形加强筋203的底面与扇面2后表面接触，顶部平直，高度与相交的径向加强筋201所在位置的高度相同，进而形成高度变化的薄壁方形加强筋203结构。

本发明的一个实施例提供的卫星天线反射面中，每个扇面2与其后表面的支撑结构为一个铸造单体，一共8个铸造单体，每个铸造单体在半径方向的径向尺寸控制在1.5米以内，便于铸造。所述铸造单体设置适用于2米～7米的卫星天线。

如图2，所述扇面2背面的径向加强筋和轴向加强筋形成了“井”式加强结构，将扇面2划分为若干微单元，实施例给出的有16个微单元，每一个微单元结构设计控制在250mm×250mm的箱体内，箱体厚度根据强度需要进行设定。这样，所有扇面2组合的整体也是一个箱体结构，该结构保证了天线反射面壁厚在3~5mm。

所述“井”式加强结构，不但可以防止扇面铸造成型后机加工变形，而且在组装后的天线反射面整体更利于运输，减震性好。薄壁结构的镁合金天线反射面，型面精度高，稳定性好。一体化设计更易于采用铸造成型，制造工期短，有利于量产。

Claims (10)

1.一种镁合金卫星天线反射面，其特征在于：所述镁合金卫星天线整体呈箱式结构；所述卫星天线反射面包括一个中间体和多个扇面，所述中间体位于中心位置，呈圆筒形箱体结构；所述扇面分布在中间体的周向，形成投影为圆形的反射面；所述扇面的前表面为光滑弧形面，后表面为支撑结构，所述扇面采用主反射面和支撑结构一体化；所述支撑结构包括径向加强筋、轴向加强筋和方形加强筋。

2.根据权利要求1所述的一种镁合金卫星天线反射面，其特征在于：每个所述扇面与中间体之间为螺栓连接，相邻两个扇面之间为螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的一种镁合金卫星天线反射面，其特征在于：所述中间体整体为多个同心的圆筒套装形成的箱体结构，多个圆筒之间通过扇形分布的中间体加强筋连接；所述多个圆筒中，相邻两个圆筒的直径差相同，多个圆筒的高度相同，中间圆筒为通孔，其余圆筒的单侧设置反射面。

4.根据权利要求3所述的一种镁合金卫星天线反射面，其特征在于：所述中间体加强筋的高度等于所述多个圆筒的高度；所述中间体加强筋上开有第一减重孔。

5.根据权利要求1所述的一种镁合金卫星天线反射面，其特征在于：每个扇面后表面设置的径向加强筋在扇面内均匀分布，径向加强筋走向沿扇面的半径方向；其中，边缘的两个径向加强筋与相邻的两个扇面共用；边缘的两个径向加强筋与中间的径向加强筋均与中间体上相应位置处相邻的三个中间体加强筋方向一致；所述径向加强筋是高度渐变的薄壁结构，与中间体连接的根部高度最高，在扇面外缘部分的尖部高度最低，根部和尖部的顶端平直连接，径向加强筋的底部与扇面后表面接触，形成近似梯形的径向加强筋。

6.根据权利要求5所述的一种镁合金卫星天线反射面，其特征在于：所述径向加强筋上设置第二减重孔。

7.根据权利要求6所述的一种镁合金卫星天线反射面，其特征在于：所述第二减重孔分布在方形加强筋与中间体之间部分的径向加强筋上。

8.根据权利要求1所述的一种镁合金卫星天线反射面，其特征在于：所述轴向加强筋在卫星天线反射面整体的后部形成与中间体同轴的多个同心圆筒形，俯视图是多个同心圆，轴向加强筋的高度与相交的径向加强筋所在位置的高度相同。

9.根据权利要求1所述的一种镁合金卫星天线反射面，其特征在于：所述方形加强筋有两个，两个方形加强筋一共八个顶点，分别位于每个扇面的外缘顶点，方形加强筋的底面与扇面后表面接触，顶部平直，高度与相交的径向加强筋所在位置的高度相同，进而形成高度变化的薄壁方形加强筋结构。

10.根据权利要求1所述的一种镁合金卫星天线反射面，其特征在于：所述镁合金卫星天线反射面的整体壁厚不超过5mm。

Images