CN112290187B - 一种伸缩杆可两阶段展开支撑的微纳卫星薄膜天线 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种伸缩杆可两阶段展开支撑的微纳卫星薄膜天线，包括：基座、多个伸缩杆、折叠薄膜天线以及控制器。多个伸缩杆包括第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆以及第四伸缩杆；所述折叠薄膜天线与多个所述伸缩杆连接；所述控制器与多个所述伸缩杆连接，用于控制所述伸缩杆的伸长。本申请提供的微纳卫星薄膜天线，折叠薄膜天线通过第一伸缩杆以及第二伸缩杆的伸长向第一方向和第二方向运动实现第一次展开，折叠薄膜天线再通过第三伸缩杆以及第四伸缩杆的伸长向第三方向和第四方向运动实现第二次展开。折叠薄膜天线的展开过程分为两个阶段，使折叠薄膜天线能够充分展开，同时避免了多个伸缩杆一起工作导致伸缩杆及折叠薄膜天线晃动。

Description

一种伸缩杆可两阶段展开支撑的微纳卫星薄膜天线

技术领域

本申请涉及无线通信系统技术领域，尤其涉及一种伸缩杆可两阶段展开支撑的微纳卫星薄膜天线。

背景技术

目前，为了适应当前国防和航空事业的发展，出现了各种各样的天线以满足不同的工程需要，其中薄膜天线凭借其质量轻、封装比率大这两方面的优势，得到了世界各地科研机构和航天院所的广泛关注。现有的薄膜天线在进行折叠展开设计时，多采用充气式、弹性梁卷曲式以及桁架折叠式等方式，上述折叠方式多以一维卷曲或折叠收拢为主，折展稳定性有待提高，且存在着封装比率有限和天线口径无法扩大等问题，尤其是当薄膜天线装配于微纳卫星时这些不足之处会被无限放大。

发明内容

本申请的目的是提供一种结构简单，体积较小，且能够充分展开的微纳卫星薄膜天线。

为了实现上述至少之一的目的，本申请实施例提供了一种伸缩杆可两阶段展开支撑的微纳卫星薄膜天线，包括：基座；多个伸缩杆，多个所述伸缩杆设置在所述基座上，多个伸缩杆包括第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆以及第四伸缩杆；折叠薄膜天线，所述折叠薄膜天线与多个所述伸缩杆连接；以及控制器，所述控制器与多个所述伸缩杆连接，用于控制所述伸缩杆的伸长；其中，所述控制器控制所述第一伸缩杆以及所述第二伸缩杆伸长，所述折叠薄膜天线向第一方向以及与所述第一方向相反的第二方向展开；所述第一伸缩杆以及所述第二伸缩杆伸长到设定位置后，所述控制器控制所述第三伸缩杆以及所述第四伸缩杆伸长，所述折叠薄膜天线向第三方向以及与所述第三方向相反的第四方向展开。

在其中的一些实施例中，所述折叠薄膜天线包括天线体及控制带；所述控制带设置在所述天线体的边缘，并沿所述天线体的周向设置；所述控制带与多个所述伸缩杆连接。

在其中的一些实施例中，微纳卫星薄膜天线还包括：多个调节装置，多个所述调节装置分别与多个所述伸缩杆连接，所述调节装置位于所述伸缩杆与所述折叠薄膜天线连接一端；每一所述调节装置均与所述控制带连接，用于调整所述控制带的松紧度。

在其中的一些实施例中，所述控制带包括多个子带，每一所述子带的一端均与一个所述调节装置连接，每一所述子带的另一端均与另一个所述调节装置连接。

在其中的一些实施例中，所述子带的直径由连接端向所述子带的中部逐渐增大，所述连接端为所述子带与所述调节装置连接的一端。

在其中的一些实施例中，所述伸缩杆包括多个依次嵌套设置子杆，所述子杆的直径延所述子杆伸长的方向逐渐变小。

在其中的一些实施例中，在相邻两个所述子杆的连接端，套设在初级所述子杆内的次级所述子杆的直径大于初级所述子杆的直径。

在相邻两个所述子杆的连接端，初级所述子杆上设置有卡槽，次级所述子杆上设置有与所述卡槽配合卡扣。

在其中的一些实施例中，所述第一伸缩杆、所述第二伸缩杆、所述第三伸缩杆以及所述第四伸缩杆位于所述基准面上的投影围成矩形，所述基准面为与展开的所述折叠薄膜天线平行的平面。

本申请的上述技术方案具有如下优点：折叠薄膜天线通过第一伸缩杆以及第二伸缩杆的伸长向第一方向和第二方向运动实现第一次展开，折叠薄膜天线再通过第三伸缩杆以及第四伸缩杆的伸长向第三方向和第四方向运动实现第二次展开。折叠薄膜天线的展开过程分为两个阶段，使折叠薄膜天线能够充分展开，同时避免了多个伸缩杆一起工作导致伸缩杆及折叠薄膜天线晃动，即能够保证展开过程中伸缩杆及折叠薄膜天线的稳定性。另外，折叠薄膜天线通过两次折叠能够降低折叠薄膜天线所占空间，从而提高封装比率。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，另外，本申请附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。其中：

图1至图5为本申请所述微纳卫星薄膜天线展开的结构示意图；

图6是本申请所述微纳卫星薄膜天线控制的结构框图；

图7是图5所示微纳卫星薄膜天线的主视结构示意图；

图8是图7中A部的放大结构示意图；

图9是相邻所述两个子杆配合第一种实施例的结构示意图；

图10是相邻所述两个子杆配合第二种实施例的结构示意图。

其中，图1至图10的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

基座10，伸缩杆20，第一伸缩杆21，第二伸缩杆22，第三伸缩杆23，第四伸缩杆24，子杆25，卡槽251，卡扣252，折叠薄膜天线30，天线体31，控制带32，子带321，控制器40，调节装置50，微纳卫星薄膜天线100。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下述讨论提供了本申请的多个实施例。虽然每个实施例代表了申请的单一组合，但是本申请不同实施例可以替换，或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含A、B、C，另一个实施例包含B和D的组合，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1至图5所示，本申请第一方面的实施例提供的伸缩杆可两阶段展开支撑的微纳卫星薄膜天线100包括：基座10、多个伸缩杆20、折叠薄膜天线30以及控制器40。

基座10固定在卫星上。

多个伸缩杆20设置在基座10上，多个伸缩杆20包括第一伸缩杆21、第二伸缩杆22、第三伸缩杆23以及第四伸缩杆24。伸缩杆20为气动伸缩杆，气体发生器向气动伸缩杆供气，使气动伸缩杆逐级伸出。气体发生器可瞬间将气体输入伸缩杆20内，使伸缩杆20快速逐级伸出。气动伸缩杆具负载大、使用寿命久、品质稳定性强等优点。

如图2和图4所示，折叠薄膜天线30与多个伸缩杆20连接。折叠薄膜天线30在第一折叠方向上以“Z”型折叠，折叠好后在第二折叠方向上再以“Z”型折叠，使折叠薄膜天线30能够被折叠地较小。折叠薄膜天线30使用微米级超薄薄膜材料制成，满足轻量化要求的同时可以提高天线的收纳比率，尽可能大的提升天线的直径。折叠薄膜天线30可为5μm厚度的聚酰亚胺膜材，使得折叠薄膜天线30的质量尽可能轻量化。第一折叠方向与第二折叠方向相垂直。Z”型折叠方案，使折叠薄膜天线30的折叠线分布均匀，可以保证折叠薄膜天线30展开过程流畅无阻碍，而且可以根据折叠线的分布来设置折叠薄膜天线30上的天线贴片的位置。本申请中是以折叠薄膜天线30的形状为矩形的实施例具体阐述的，本领域技术人员还可根据需要选择其他形状的折叠薄膜天线30。

如图6所示，控制器40与多个伸缩杆20连接，用于控制伸缩杆20的伸长。

如图2和图3所示，控制器40接收到展开信号后，控制器40控制第一伸缩杆21以及第二伸缩杆22伸长，以使折叠薄膜天线30向第一方向F1以及与第一方向F1相反的第二方向F2展开，实现折叠薄膜天线30的第一次展开。如图4和图5所示，第一伸缩杆21以及第二伸缩杆22伸长到设定位置后，即折叠薄膜天线30在第一方向F1以及第二方向F2上完全展开后，控制器40控制第三伸缩杆23以及第四伸缩杆24伸长，以使折叠薄膜天线30向第三方向F3以及与第三方向F3相反的第四方向F4展开，实现折叠薄膜天线30的第二次展开。

本申请提供的微纳卫星薄膜天线100，折叠薄膜天线30通过第一伸缩杆21以及第二伸缩杆22的伸长向第一方向F1和第二方向F2运动实现第一次展开，折叠薄膜天线30再通过第三伸缩杆23以及第四伸缩杆24的伸长向第三方向F3和第四方向F4运动实现第二次展开。折叠薄膜天线30的展开过程分为两个阶段，使折叠薄膜天线30能够充分展开，同时避免了多个伸缩杆20一起工作导致伸缩杆20及折叠薄膜天线30晃动，即能够保证展开过程中伸缩杆20及折叠薄膜天线30的稳定性。另外，折叠薄膜天线30通过两次折叠能够降低折叠薄膜天线30所占空间，从而提高封装比率。

在本申请的一个实施例中，第三方向F3与第一方向F1之间的夹角为60°～90°，能够有效保证折叠薄膜天线充分展开。优选地，第三方向F3与第一方向F1之间的夹角为90°。

当折叠薄膜天线30需要快速展开，控制器40可控制第一伸缩杆21、第二伸缩杆22、第三伸缩杆23以及第四伸缩杆24同时伸长，从而使折叠薄膜天线30快速展开。

如图7所示，在本申请的一个实施例中，折叠薄膜天线30包括天线体31及控制带32。

控制带32设置在天线体31的边缘，并沿天线体31的周向设置。

控制带32与多个伸缩杆20连接。控制带32由聚酯类或橡胶类材料制成。

折叠薄膜天线30完全展开后，伸缩杆20的支撑力作用控制带32，支撑力在通过控制带32作用于天线体31，由于控制带32位于天线体31的边缘，从而使天线体31的均匀受力，保证了天线体31完全被展开。

如图7所示，在本申请的一个实施例中，微纳卫星薄膜天线100还包括：多个调节装置50。

多个调节装置50分别与多个伸缩杆20连接，调节装置50位于伸缩杆20与折叠薄膜天线30连接一端。每一调节装置50均与控制带32连接，用于调整控制带32的松紧度。

当需要调整天线体31的形状或者张紧度时，调节装置50收到调节信号后，多个调节装置50分别收紧或放松控制带32，使天线体31在不同方向上被拉紧或放松，从而消除存在于天线体31面上的褶皱，能够提高、维持天线体31的面形精度。

如图7和图8所示，在本申请的一个实施例中，控制带32包括多个子带，每一子带的一端均与一个调节装置50连接，每一子带的另一端均与另一个调节装置50连接。

控制带32分成多个子带，方便调节装置50对天线体31不同边缘的松紧度进行调节，从而能够有效地调整天线体31的张紧度，消除存在于天线体31面上的褶皱，能够提高、维持天线体31的面形精度。

如图8所示，在本申请的一个实施例中，两个子带汇入调节装置50连接，调节装置50上的绳带与伸缩杆20连接，以将调节装置50与伸缩杆20连接。

在本申请的一个实施例中，子带的直径由连接端向子带的中部逐渐增大，连接端为子带与调节装置连接的一端。

轴向力相同的时候截面积大绳带内部应力小，对薄膜边界张拉作用就小。天线体产生褶皱的位置主要为子带与调节装置连接部分，天线体越向子带中部的部分需要张紧力越小，因此，子带的直径由连接端向子带的中部逐渐增大，实现对天线体边缘均匀张拉有效地消除天线体的褶皱。

如图9所示，在本申请的一个实施例中，伸缩杆20包括多个依次嵌套设置子杆25，子杆25的直径延子杆25伸长的方向逐渐变小。

子杆25的直径逐渐变化，在保证子杆25整体机械强度的情况下，能够使子杆25更顺畅地从另一个子杆25中伸出，从而保证了伸缩杆20更顺畅的伸缩。

如图9所示，在本申请的一个实施例中，在相邻两个子杆25的连接端，套设在初级子杆25内的次级子杆25的直径大于初级子杆25的直径。

次级子杆25完全伸出次级子杆25时，在次级子杆25与初级子杆25的连接端，由于次级子杆25的直径大于初级子杆25的直径，实现了次级子杆25与初级子杆25的过盈配合，从而实现了次级子杆25与次级子杆25之间连接的可靠性，增加了产品的使用可靠性。

如图10所示，在相邻两个子杆25的连接端，初级子杆25上设置有卡槽251，次级子杆25上设置有与卡槽251配合卡扣252。

次级子杆25完全伸出次级子杆25时，卡扣252卡入卡槽251内，从而实现了次级子杆25与次级子杆25之间连接的可靠性，增加了产品的使用可靠性。

如图1所示，在本申请的一个实施例中，第一伸缩杆21、第二伸缩杆22、第三伸缩杆23以及第四伸缩杆24位于基准面上的投影围成矩形，基准面为与展开的折叠薄膜天线30平行的平面。

第一伸缩杆21、第二伸缩杆22、第三伸缩杆23以及第四伸缩杆24成矩形，增加了伸缩杆20与基座10的连接面积，从而增加了伸缩杆20与基座10连接的可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。在本申请中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。在本申请中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种伸缩杆可两阶段展开支撑的微纳卫星薄膜天线，其特征在于，包括：基座，所述基座固定在卫星上；

多个伸缩杆，多个所述伸缩杆设置在所述基座上，多个伸缩杆包括第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆以及第四伸缩杆；

折叠薄膜天线，所述折叠薄膜天线与多个所述伸缩杆连接，所述折叠薄膜天线在第一折叠方向上以Z型折叠，折叠好后在第二折叠方向上再以Z型折叠，所述第一折叠方向与所述第二折叠方向相垂直；以及

控制器，所述控制器与多个所述伸缩杆连接，用于控制所述伸缩杆的伸长；

其中，所述控制器控制所述第一伸缩杆以及所述第二伸缩杆伸长，所述折叠薄膜天线向第一方向以及与所述第一方向相反的第二方向展开；所述第一伸缩杆以及所述第二伸缩杆伸长到设定位置后，所述控制器控制所述第三伸缩杆以及所述第四伸缩杆伸长，所述折叠薄膜天线向第三方向以及与所述第三方向相反的第四方向展开。

2.根据权利要求1所述的微纳卫星薄膜天线，其特征在于，

所述折叠薄膜天线包括天线体及控制带；所述控制带设置在所述天线体的边缘，并沿所述天线体的周向设置；所述控制带与多个所述伸缩杆连接。

3.根据权利要求2所述的微纳卫星薄膜天线，其特征在于，还包括：

多个调节装置，多个所述调节装置分别与多个所述伸缩杆连接，所述调节装置位于所述伸缩杆与所述折叠薄膜天线连接一端；每一所述调节装置均与所述控制带连接，用于调整所述控制带的松紧度。

4.根据权利要求3所述的微纳卫星薄膜天线，其特征在于，

所述控制带包括多个子带，每一所述子带的一端均与一个所述调节装置连接，每一所述子带的另一端均与另一个所述调节装置连接。

5.根据权利要求4所述的微纳卫星薄膜天线，其特征在于，

所述子带的直径由连接端向所述子带的中部逐渐增大，所述连接端为所述子带与所述调节装置连接的一端。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的微纳卫星薄膜天线，其特征在于，

所述伸缩杆包括多个依次嵌套设置子杆，所述子杆的直径延所述子杆伸长的方向逐渐变小。

7.根据权利要求6所述的微纳卫星薄膜天线，其特征在于，

在相邻两个所述子杆的连接端，套设在初级所述子杆内的次级所述子杆的直径大于初级所述子杆的直径。

8.根据权利要求6所述的微纳卫星薄膜天线，其特征在于，

在相邻两个所述子杆的连接端，初级所述子杆上设置有卡槽，次级所述子杆上设置有与所述卡槽配合卡扣。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的微纳卫星薄膜天线，其特征在于，

所述第一伸缩杆、所述第二伸缩杆、所述第三伸缩杆以及所述第四伸缩杆位于基准面上的投影围成矩形，所述基准面为与展开的所述折叠薄膜天线平行的平面。

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