CN113013591A - 一种星载大口径发射面天线 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种星载大口径发射面天线，所述天线包括：主面，所述主面由凹面至背面依次包括内蒙皮、铝蜂窝、外蒙皮；所述铝蜂窝上固定设置有中心埋件、撑杆埋件、吊点埋件、固定埋件和安装点埋件，所述外蒙皮覆盖设置在所述铝蜂窝上；所述外蒙皮上固定设置有背筋，支撑筒周围一圈分布有固定埋件，通过螺钉及平垫起到加强主面与背筋连接的作用。
Description
技术领域
本发明涉及星间通信技术领域，尤其涉及一种星载大口径反射面天线。
背景技术
微波通信是以微波作为载体的通信系统，在微波系统中天线用以完成导行波到辐射波的转换。现有的星载微波通信系统中的天线多采用反射面天线。
在星载天线领域，传统反射面天线多使用口径小于2m的天线，采用铝合金埋件，并通过纯胶结方式固定各零部件；且反射面和星体安装固定比较简单，力学环境较好。而口径大于2m的星载反射面在与星体安装、振动响应控制、热变形控制等方面有更高的要求。因此，通过更优的铺层设计和主面、背筋、埋件之间的连接设计来保证星载大口径反射面天线的抗力学和抗热学性能就尤为重要。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本申请提出了一种星载大口径发射面天线，简化了天线各部件连接关系，提高了天线抗力学和抗热学环境能力。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种星载大口径发射面天线，所述天线包括：
主面，所述主面由凹面至背面依次包括内蒙皮、铝蜂窝、外蒙皮；
所述铝蜂窝上固定设置有中心埋件、撑杆埋件、吊点埋件、固定埋件和安装点埋件，所述外蒙皮覆盖设置在所述铝蜂窝上；
所述外蒙皮上固定设置有背筋，支撑筒周围一圈分布有固定埋件，通过螺钉及平垫起到加强主面与背筋连接的作用。
在一个可能的实现方式中，所述背筋为准各向同性铺层；所述背筋与支撑筒为一体化结构，在模具上整体铺层成形。
在一个可能的实现方式中，中心埋件为碳纤维布铺层而成，与主面通过胶结加螺钉固定方式保证连接可靠且热应力小，热变形小。
在一个可能的实现方式中，埋件使用钛合金制成，与碳纤维主面材料的线膨胀系数差值小，以降低高温差下的埋件热应力。
在一个可能的实现方式中，所述背筋和主面胶结固定，在背筋支撑筒周围使用螺钉固定压紧连接主面和背筋。
在一个可能的实现方式中，所述蒙皮的碳纤维布铺层方向为[(0°/90°)/(±45°)]。
在一个可能的实现方式中，所述背筋为碳纤维编织布在模具上铺设成形，铺层方向为[(±45°)/(60°/0°/-60°)/(0°/90°)]。
在一个可能的实现方式中，所述背筋是由主面曲线等距生成的空心加强结构，截面为“几”字形结构。
在一个可能的实现方式中，中心埋件为碳纤维编织布在模具上压制成形，铺层方向为[0°/90°/45°/0°/-45°/0°]。
在一个可能的实现方式中，中心埋件上沿圆周方向等距分布两圈安装孔，分别用作馈源固定埋件和与主面加强固定埋件用。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：本发明提供的星载大口径反射面天线，利用优化的一体化背筋设计，简化了反射面成形工艺，减轻了天线重量，实现了与星体高可靠性的安装固定，提高了天线的抗力学环境性能。
本发明提供的星载大口径反射面天线，通过使用碳纤维中心埋件和钛合金埋件降低了大温差环境下的热应力和热变形，提高了天线的抗热学环境性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
附图说明
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
图1为本发明的星载大口径反射面天线结构剖面图；
图2为本发明的星载大口径反射面天线主面局部放大图；
图3为本发明的星载大口径反射面天线另一主面局部放大图；
图4为本发明的星载大口径反射面天线背筋与主面连接示意图；
标号说明：1-天线主面，2-背筋，3-中心埋件；
4-撑杆埋件，5-吊点埋件，6-固定埋件，7-安装点埋件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下结合附图对本发明做进一步详细阐述。
结合图1图2图3，本发明提供了一种星载大口径发射面天线，图1是本发明一实施例提供的星载大口径反射面天线的结构示意图，天线包括反射面天线的主面1，从凹面到凸面分别为内蒙皮、铝蜂窝和外蒙皮，主面1由高模量碳纤维编织布M55J和铝蜂窝在模具上以内蒙皮、铝蜂窝、外蒙皮的顺序铺设而成，蒙皮的碳纤维布铺层方向为[(0°/90°)/(±45°)]。
首先在模具上将碳布按指定方向铺设成形内蒙皮，再铺设胶膜，粘接铝蜂窝，将中心埋件3、撑杆埋件4、吊点埋件5、安装埋件7在模具上定位的位置粘接，并填充发泡胶，再铺设外蒙皮，最后将主面在热压罐固化成型。中心埋件为为高模量碳纤维编织布M55J在模具上压制成形，铺层方向为[0°/90°/45°/0°/-45°/0°]。
中心埋件上沿圆周方向等距分布两圈安装孔，分别用作馈源固定埋件和与主面加强固定埋件用。
结合图4所示，背筋2在背筋模具上按指定方向和碳布厚度铺设成形后，通过胶粘方式与主面粘合为一体，并在支撑筒周围一圈分布有固定埋件6，通过安装钛合金螺钉及平垫起到加强主面与背筋连接的作用。示例性的，背筋为高模量碳纤维编织布M55J在模具上铺设成形，铺层方向为[(±45°)/(60°/0°/-60°)/(0°/90°)]。
背筋2是由主面曲线等距生成的空心加强结构，截面为“几”字形，通过背筋高度与截面形状形成对反射面的整体刚性加强作用。同时与星体安装连接用的支撑筒和背筋一体铺设成形，避免了支撑筒与背筋连接的强度和脱粘问题。而背筋支撑筒底的安装点埋件7亦是先胶结在背筋支撑筒底面后，从支撑筒内以钛合金螺母固定锁紧，保证了此处安装点的可靠性。
本发明的反射面天线包括天线主面、背筋、埋件等组成结构。与现有技术相比，本发明采用了准各向同性碳纤维铺层主面、低热膨胀系数差异的预埋件、一体化背筋等方式实现以下优点：1.使用碳纤维复材埋件，有效减轻重量，降低大范围温差(-196℃～+120℃)下埋件热应力，避免埋件附近主面分层、开裂等问题；2.反射面与星体连接的支撑筒与背筋使用一体化结构，去除了支撑筒与背筋的连接件，提高了反射面整体刚性，避免了支撑筒连接件的脱粘问题；3.反射面主面与背筋采用整体胶接加局部承力区域螺钉加强方式，提高反射面在发射主动段抗力学性能。本发明是星载大口径反射面天线较优的实现形式，适合口径大、力学输入条件大，与星体固定接口多的星载反射面天线。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性地，本申请的真正范围和精神由上述的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种星载大口径发射面天线，其特征在于，所述天线包括：
主面，所述主面由凹面至背面依次包括内蒙皮、铝蜂窝、外蒙皮；
所述铝蜂窝上固定设置有中心埋件、撑杆埋件、吊点埋件、固定埋件和安装点埋件，所述外蒙皮覆盖设置在所述铝蜂窝上；
所述外蒙皮上固定设置有背筋，支撑筒周围一圈分布有固定埋件，通过螺钉及平垫起到加强主面与背筋连接的作用。
2.根据权利要求1所述的一种星载大口径发射面天线，其特征在于，所述背筋为准各向同性铺层；所述背筋与支撑筒为一体化结构，在模具上整体铺层成形。
3.根据权利要求1所述的一种星载大口径发射面天线，其特征在于，中心埋件为碳纤维布铺层而成，与主面通过胶结加螺钉固定方式保证连接可靠且热应力小，热变形小。
4.根据权利要求1所述的一种星载大口径发射面天线，其特征在于，埋件使用钛合金制成，与碳纤维主面材料的线膨胀系数差值小，以降低高温差下的埋件热应力。
5.根据权利要求1所述的一种星载大口径发射面天线，其特征在于，所述背筋和主面胶结固定，在背筋支撑筒周围使用螺钉固定压紧连接主面和背筋。
6.根据权利要求1所述的一种星载大口径发射面天线，其特征在于，所述蒙皮的碳纤维布铺层方向为[(0°/90°)/(±45°)]。
7.根据权利要求1所述的一种星载大口径发射面天线，其特征在于，所述背筋为碳纤维编织布在模具上铺设成形，铺层方向为[(±45°)/(60°/0°/-60°)/(0°/90°)]。
8.根据权利要求1所述的一种星载大口径发射面天线，其特征在于，所述背筋是由主面曲线等距生成的空心加强结构，截面为“几”字形结构。
9.根据权利要求1所述的一种星载大口径发射面天线，其特征在于，中心埋件为碳纤维编织布在模具上压制成形，铺层方向为[0°/90°/45°/0°/-45°/0°]。
10.根据权利要求9所述的一种星载大口径发射面天线，其特征在于，中心埋件上沿圆周方向等距分布两圈安装孔，分别用作馈源固定埋件和与主面加强固定埋件用。
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