CN114421118A - 一种在轨天线展开控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在轨天线展开控制系统，至少包括卫星平台和左右两翼平面天线，左右两翼平面天线分别设于卫星平台的彼此相对的两侧，第一单翼平面天线至少包括彼此依次转动连接的第一内侧天线面阵、第一中部天线面阵和第一外侧天线面阵，三者以不暴露各自的天线反射面的方式收拢于靠近卫星平台的位置上，三者可通过驱动电机相对彼此转动而共同形成为平面状的第一单翼平面天线。

Description

一种在轨天线展开控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及通信天线技术领域，尤其涉及一种在轨天线展开控制系统及控制方法。

背景技术

由于平面SAR天线电气模块划分的特殊需求，“H”型已经成为后续星载SAR卫星的主要结构形式之一。对平面天线而言，该构型使得天线成为悬臂梁状态，因此，无法与卫星平台固定，天线受力方式恶劣。为了解决平面天线收拢状态基频过低的问题，提高平面天线发射环境的动力学特性，目前国内外航天飞行器围绕如何减少悬臂长度，采取了多种行之有效的技术方案，包括：1）尽量压缩航天器矩形平台两侧天线安装面之间的宽度尺寸，以确保天线悬臂端尽量短，与此同时，也给航天器平台的结构布局带来了难度；2）充分利用航天器平台作为平面天线的安装固定面，使平面天线呈“屋顶式”布局设置在平台两侧，但需大幅改变有效载荷舱的结构形式；3）通过对天线板结构进行加强设计来提高天线抗弯刚度，但也带来天线板重量的大幅增加。

由上述方式可知，各种方案不论对航天器平台设计，还是对天线结构本身的重量，都有较大的影响，因此，卫星平台通用性较差和结构效率较低是现有技术方案中存在的主要问题。现有技术中如公开号为CN106450649B的专利文献提出了一种H构型星载天线可展机构，包括对称设置在卫星平台两侧的平面天线构件和展开机构，平面天线构件包括左翼平面天线和右翼平面天线，展开机构包括左翼展开机构和右翼展开机构；其中一组左翼展开机构包括Y型斜撑式支撑桁架、第一驱动机构和从动撑杆，在收拢状态下，所述左翼平面天线压紧收拢于所述的卫星平台的侧面；在展开状态下，所述左翼平面天线展开于所述的卫星平台的上端。该技术方案利用支撑桁架提高平面天线的收拢基频，有效解决“H”构型平面类天线在收拢状态下因悬臂过长而造成天线基频过低的问题和实现了卫星平台的通用化。

然而在该技术方案中，天线机构在折叠后在垂直于悬臂方向上的尺寸仍较大，将对航天器平台的结构布局造成较大的困扰，并且该设置下的悬臂长度有限，此外，折叠后的天线面阵的反射面直接暴露在外部，反射面上的阵子等精密结构易受到损坏，不利于折叠形态下的天线面阵的运输或待机。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人作出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种在轨天线展开控制系统，至少包括卫星平台和左右两翼平面天线，左右两翼平面天线分别设于卫星平台的彼此相对的两侧，第一单翼平面天线至少包括彼此依次转动连接的第一内侧天线面阵、第一中部天线面阵和第一外侧天线面阵，三者以不暴露各自的天线反射面的方式收拢于靠近卫星平台的位置上，三者可通过驱动电机相对彼此转动而共同形成为平面状的第一单翼平面天线。本申请一方面增大了展开后的天线悬臂长度，同时在提出更大的天线悬臂长度的结构同时还能够高效利用折叠空间，可通过调控驱动机构将该结构收拢至卫星平台上，获得更小的折叠后的整体体积，有利于减小折叠状天线对航天器平台的结构布局的影响；另一方面，由于天线的各面阵均朝向卫星平台进行折叠，使得折叠后的各面阵的反射面均朝向卫星平台而不再是直接暴露在外部，有效地保护了天线面阵的结构稳定。

根据一种优选实施方式，所述系统还包括用于辅助支撑第一单翼平面天线的第一支架组件。其形成于卫星平台的单侧上且可随第一单翼平面天线收拢于靠近卫星平台的位置上时姿态的变化而覆盖至卫星平台上的不同侧面。

根据一种优选实施方式，在第一单翼平面天线的悬臂长度方向上，第一支架组件包括设于第一单翼平面天线上的且彼此位于不同位置处的至少两个支撑点。各支撑点之间所限定的区域至少局部覆盖到第一内侧天线面阵、第一中部天线面阵和第一外侧天线面阵。

根据一种优选实施方式，所述系统包括用以驱动第一内侧天线面阵与第一内侧天线面阵彼此展开或折叠的第一驱动机构。第一内侧天线面阵以不可脱离的方式连接至卫星平台而使得第一内侧天线面阵可借助于第一驱动机构提供的折叠作用力来朝向靠近第一内侧天线面阵的方向移动并与第一内侧天线面阵一同收拢于卫星平台的侧面。

根据一种优选实施方式，所述系统包括用以驱动第一中部天线面阵与第一外侧天线面阵彼此展开或折叠的第二驱动机构。第一外侧天线面阵以转动角度可控的方式连接至第一中部天线面阵而使得第一外侧天线面阵可借助于第二驱动机构提供的折叠作用力来朝向靠近第一中部天线面阵的方向移动。第一外侧天线面阵在第一中部天线面阵和第一内侧天线面阵收拢于侧面的情况下收拢于卫星平台的顶部端面。

根据一种优选实施方式，所述第一支架组件包括两端分别连接在第一内侧天线面阵与卫星平台上的第一连接部。第一连接部设于卫星平台的侧面上靠近顶部端面的位置处，且其能够绕卫星平台转动。

根据一种优选实施方式，第一支架组件包括两端分别连接在第一中部天线面阵与卫星平台上的第二连接部。第二连接部可相对卫星平台朝向远离或靠近其侧面的方向转动。第二连接部的一端在卫星平台上的连接点相对固定。第二连接部的另一端可转动地连接在第一中部天线面阵上。

根据一种优选实施方式，第一中部天线面阵可带着第二连接部一起随第一内侧天线面阵收拢于卫星平台的侧面。第一中部天线面阵转换为竖向的第一中部天线面阵的竖向顶端不超出卫星平台的顶部端面。

根据一种优选实施方式，第一支架组件包括两端分别连接在第一外侧天线面阵与第一连接部上的第三连接部。第三连接部可滑动地连接在第一外侧天线面阵与第一连接部上。第三连接部可沿第二连接部的长度延伸方向相对第二连接部滑移至第二连接部上远离卫星平台的一端。

本申请还提出了一种在轨天线展开控制方法，至少包括：将左右两翼平面天线依次展开成平面状而分别位于卫星平台的两侧。依次驱动各单翼平面天线的内侧天线面阵、外侧天线面阵和中部天线面阵。使各天线面阵以不暴露各自的天线反射面的方式依次收拢于靠近卫星平台的位置上。其中左右两翼平面天线先后依次启动驱动。

附图说明

图1是本申请提出的一种优选的在轨天线展开控制系统的简化主视结构示意图；

图2是本申请提出的另一种优选实施方式下的在轨天线展开控制系统的简化主视结构示意图；

图3是本发明的在轨天线展开控制系统的简化主视结构示意图；

图4是本发明的在轨天线展开控制系统的简化剖视结构示意图；

图5是本发明提出的优选的翼面定位板的简化结构示意图；

图6是本发明提出的另一种优选实施方式下的翼面定位板的简化结构示意图。

附图标记列表

1：天线面阵；2：超声驱动组件；3：编码器；4：主动铰链；5：从动铰链；6：虚拟转动轴；7：固定端面；8：输出端面；9：输出轴；10：第一活动铰链；11：第一固定铰链；12：超声电机；13：减速器；14：第三转接板；15：第四转接板；16：缺口；17：从动轴；18：第二活动铰链；19：第二固定铰链；20：减速器波发生器；21：刚轮；22：柔轮；23：前出轴；24：机座；25：支撑底座；26：第一转接板；27：第二转接板；30：第一板面；31：第二板面；32：第三板面；33：定位构件；34：活动构件；40：卫星平台；41：第一单翼平面天线；42：第一内侧天线面阵；43：第一中部天线面阵；44：第一外侧天线面阵；45：第一支架组件；46：支撑点；47：第一驱动机构；48：第二驱动机构；49：第一连接部；50：第二连接部；51：第三连接部；52：压紧释放装置；53：中部平面天线。

具体实施方式

下面结合附图对本申请进行详细说明。

本申请提出了一种在轨天线展开控制系统，至少包括卫星平台40、左右两翼平面天线和支架组件。左右两翼平面天线借助于支架组件分别设于卫星平台40的彼此相对的两侧。左右两翼平面天线可受外力驱动而收纳于靠近卫星平台40的位置，或共同形成位于卫星平台40上的天线面阵。

实施例1

如附图1所示，左右两翼平面天线分别为第一单翼平面天线41与第二单翼平面天线。第一单翼平面天线41至少包括第一内侧天线面阵42、第一中部天线面阵43和第一外侧天线面阵44。第一内侧天线面阵42、第一中部天线面阵43和第一外侧天线面阵44彼此依次转动连接而形成该第一单翼平面天线41。

所述系统还包括第一支架组件45，用于辅助支撑第一单翼平面天线41。与第二单翼平面天线所对应的为第二支架组件。第一支架组件45与第二支架组件形成于卫星平台40的彼此相对的两侧。支架组件从单翼平面天线的非反射面来对单翼平面天线形成支撑作用。

为使第一内侧天线面阵42能够从卫星平台40的侧面展开至其顶部端面，第一支架组件45包括两端分别连接在第一内侧天线面阵42与卫星平台40上的第一连接部49。第一连接部49设于卫星平台40的侧面上靠近顶部端面的位置处，且其能够绕卫星平台40转动，以此第一内侧天线面阵42可在外力驱动下展开至卫星平台40的顶部端面，或收拢至卫星平台40的侧面上。第一连接部49可转动连接或彼此不可转动地连接在第一内侧天线面阵42上。

为便于理解，将卫星平台40的左右两翼平面天线（展开后）的并列方向为第一方向，第一方向垂直于卫星平台40的侧面，将垂直于卫星平台40的顶部端面的方向为第二方向。

为使第一内侧天线面阵42能够减小其在收拢姿态下超出卫星平台40的尺寸，第一连接部49以其可沿卫星平台40的侧面上下滑动的方式连接在卫星平台40上。在该设置下，第一连接部49在第一内侧天线面阵42上的连接点可以是相对固定的。卫星平台40的侧面上开设有沿第二方向延伸的滑道，第一连接部49滑动连接在所述滑道内。当第一连接部49在滑道内滑动时，第一内侧天线面阵42平行于卫星平台40的侧面。优选地，在第一连接部49滑移至滑道的底端时，转换为竖向的第一内侧天线面阵42的竖向顶端不超出卫星平台40的顶部端面。

进一步优选地，第一连接部49以其可相对第一内侧天线面阵42前后滑动的方式连接在第一内侧天线面阵42上。在该设置下，第一连接部49在卫星平台40上的连接点可以是相对固定的。第一内侧天线面阵42的非反射面上开设有沿其面阵的长度延伸方向延伸的滑道，第一连接部49滑动连接在滑道内。滑道的一端位于靠近第一内侧天线面阵42在其长度延伸方向上的一端的位置处，该端指的是第一内侧天线面阵42远离第一中部天线面阵43的一端。当第一内侧天线面阵42相对第一连接部49滑动，其能以平行于卫星平台40的侧面的方式收拢至卫星平台40的侧面。转换为竖向的第一内侧天线面阵42的竖向顶端不超出卫星平台40的顶部端面。以此减小收拢后的整体尺寸。

所述系统包括用以驱动第一内侧天线面阵42与第一内侧天线面阵42彼此展开或折叠的第一驱动机构47。第一内侧天线面阵42以不可脱离的方式连接至卫星平台40而使得第一内侧天线面阵42可借助于第一驱动机构47提供的折叠作用力来朝向靠近第一内侧天线面阵42的方向移动并与第一内侧天线面阵42一同收拢于卫星平台40的侧面。

优选地，转换为竖向的第一内侧天线面阵42的竖向顶端超出卫星平台40的顶部端面第一高度。第一内侧天线面阵42可稍微高于卫星平台40，而并非绝对地将其限制在不超出的设置方式下。

为使第一中部天线面阵43在展开时可更好地保持稳定姿态，第一支架组件45包括两端分别连接在第一中部天线面阵43与卫星平台40上的第二连接部50。第一中部天线面阵43相当于第一内侧天线面阵42的悬置的延伸面阵，通过第二连接部50的支撑，可使其更加稳定。第二连接部50可相对卫星平台40朝向远离或靠近其侧面的方向转动。第二连接部50在卫星平台40上的连接点相对固定。第二连接部50可转动地连接在第一中部天线面阵43上。优选地，第一中部天线面阵43的非反射面上设有滑道。第二连接部50可沿第一中部天线面阵43的长度延伸方向滑动。该滑道的一端位于第一中部天线面阵43在其长度延伸方向上相对远离第一内侧天线面阵42的一端。

在该设置下，第一中部天线面阵43可带着第二连接部50一起随第一内侧天线面阵42收拢于卫星平台40的侧面。转换为竖向的第一中部天线面阵43的竖向顶端不超出卫星平台40的顶部端面。优选地，转换为竖向的第一中部天线面阵43的竖向顶端超出卫星平台40的顶部端面第二高度。第二高度大于第一高度。

收拢后的第二连接部50的一端滑移至处于竖向的第一中部天线面阵43的顶端。收拢后的第二连接部50平行于第二方向。第二连接部50可以是通过连接设于卫星平台40上的延伸部的端部的方式连接至卫星平台40，该延伸部将第二连接部50与卫星平台40之间隔离开一定的间隔，用于容置收拢的具有一定宽度的第一中部天线面阵43和第一内侧天线面阵42。

所述系统包括用以驱动第一中部天线面阵43与第一外侧天线面阵44彼此展开或折叠的第二驱动机构48。第一外侧天线面阵44以转动角度可控的方式连接至第一中部天线面阵43而使得第一外侧天线面阵44可借助于第二驱动机构48提供的折叠作用力来朝向靠近第一中部天线面阵43的方向移动，并在第一中部天线面阵43和第一内侧天线面阵42收拢于侧面的情况下收拢于卫星平台40的顶部端面。

处于收拢姿态下的第一外侧天线面阵44与第一中部天线面阵43之间的夹角为直角。收拢后的第一外侧天线面阵44平行于顶部端面。

为使第一外侧天线面阵44在展开时可更好地保持稳定姿态，第一支架组件45包括两端分别连接在第一外侧天线面阵44与第一连接部49上的第三连接部51。第一外侧天线面阵44相当于第一中部天线面阵43的悬置的延伸面阵，通过第三连接部51的支撑，可使其更加稳定。第三连接部51可滑动地连接在第一外侧天线面阵44与第一连接部49上。第一外侧天线面阵44的非反射面设有滑道。该滑道沿第一外侧天线面阵44的长度延伸方向延伸。该滑道的一端位于靠近第一外侧天线上远离第一中部天线面阵43的端部的位置处。

为使第一外侧天线面阵44的折叠展开不受第三连接部51的限制，第三连接部51可沿第二连接部50的长度延伸方向相对第二连接部50滑移至第二连接部50上远离卫星平台40的一端，并能够随第一外侧天线面阵44的折叠而相对第二连接部50发生相对转动，以此使第三连接部51随第一外侧天线面阵44一同收拢于顶部端面上。并在第一外侧天线面阵44展开时，第三连接部51可沿第二连接部50的长度延伸方向朝向第二连接部50上位于卫星平台40的端部移动。

为保障结构的顺利展折，第三连接部51的长度不大于第一外侧天线面阵44的长度。

为保障结构的顺利展折，第三连接部51可以是其一端连接在第一外侧天线面阵44的侧面，另一端连接在第二连接部50的侧面，以使第三连接部51具有更灵活的转动能力。

为使第三连接部51在天线展开时可起到支撑作用，第三连接部51的两端分别连接在第一外侧天线面阵44的非反射面的滑道上和第二连接部50的滑道上，在天线展开时第三连接部51的两端均位于滑道的非端部段。

为使第三连接部51提供的支撑作用更加稳定，第一外侧天线面阵44上还设置有卷展部，卷展部的一端连接在第三连接部51上且其可在外部作用驱动下在收卷姿态与平展姿态间相互转换，以控制第三连接部51相对第一外侧天线面阵44的滑动。卷展部可以设于第一外侧天线面阵44在其长度延伸方向上远离第一中部天线面阵43的端部上。卷展部可以是具有双程记忆效应的形状记忆材料，对其施加的外部作用可以是温度的升降，例如改变处于收卷姿态下的卷展部的温度使其进入第一温度，可驱使其逐渐展开而转换至平展姿态，卷展部的展开推动第三连接部51朝向靠近第一中部天线面阵43的方向移动。改变处于展开姿态下的卷展部的温度使其进入第二温度，可驱使其逐渐收卷至收卷姿态，卷展部带动第三连接部51朝向远离第一中部天线面阵43的方向移动。

优选地，在第一外侧天线面阵44的非反射面的滑道和/或第二连接部50的滑道上设置有压紧释放装置52，其可将第三连接部51的一端暂时地固定在滑道上。

优选地，在卫星平台40上的侧面可设置有至少一个压紧释放装置52，其可将收拢后的第一内侧天线面阵42更稳定地固定在卫星平台40的侧面上。

优选地，在第一外侧天线面阵44朝向卫星平台40翻折时，第一外侧天线面阵44的反射面面向卫星平台40的顶部端面。

由于左右两翼平面天线均会将外侧天线面阵转动至位于卫星平台40的顶部端面上，对此，在本申请中，第二单翼平面天线具有与第一单翼平面天线41基本相同的结构组成，两者区别在于部件尺寸不同以使得左右两翼平面天线的两个外侧天线面阵可以上下重叠的方式共同收拢于卫星平台40的顶部端面。

第二单翼平面天线具有第二内侧天线面阵、第二中部天线面阵和第二外侧天线面阵。与第二单翼平面天线对应的第二支架组件具有依次与第一至第三三个连接部对应的第四至第六三个连接部。

第五连接部的两端分别连接卫星平台40和第二中部天线面阵，第五连接部与第二连接部50上连接至卫星平台40的端部位于与第一方向相平行的同一平面上，并且第五连接部的长度高于第二连接部50的长度以使得在折叠天线后第二外侧天线面阵与顶部端面之间的距离大于第一外侧天线面阵44与顶部端面之间的距离。

在折叠收拢第二中部天线面阵后，第二内侧天线面阵、第二中部天线面阵与第五连接部中的至少一个在第二方向上超出卫星平台40的顶部端面。第二内侧天线面阵、第二中部天线面阵与第五连接部中的至少一个在第二方向上超出卫星平台40的顶部端面不小于第一外侧天线面阵44的厚度的第三高度。此处第二内侧天线面阵、第二中部天线面阵与第五连接部中的至少一个可以指第五连接部，或第二中部天线面阵与第五连接部，或第二内侧天线面阵、第二中部天线面阵与第五连接部。

为保证天线展开后位于卫星平台40两侧的天线长度一致，第一内侧天线面阵42、第一中部天线面阵43与第一外侧天线面阵44的总长度与第二内侧天线面阵、第二中部天线面阵与第二外侧天线面阵的总长度相同或相差第一长度。以此有利于提高整体稳定性。

左右两翼平面天线展开后，第一内侧天线面阵42与第二内侧天线面阵的一端相抵接。第一内侧天线面阵42与第二内侧天线面阵可分别占顶部端面在第一方向上的长度的一半。

第一外侧天线面阵44与第二外侧天线面阵可以是依次先后被驱动折叠。

优选地，在卫星平台40上的顶部端面上可设置有至少一个压紧释放装置52，其可将展开后的第一内侧天线面阵42更稳定地固定在顶部端面上。压紧释放装置52可以是电锁销结构。

优选地，第二连接部50和/或第三连接部51整体可为H型稳定结构。

实施例2

如附图2所示，本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

在本实施例中，所述系统至少包括左右两翼平面天线以及中部平面天线53。不同于可折展的左右两翼平面天线，中部平面天线53以其面阵与第一方向平行的方式相对固定在卫星平台40的顶部端面上。

与实施例1不同，本实施例中第一内侧天线面阵42的长度小于实施例1中提出的第一内侧天线面阵42的长度。本实施例中提及的卫星平台40主要指的是中部平面天线53在第一方向上背离卫星平台40的端面。

第一连接部49连接至第一内侧天线面阵42在其长度延伸方向上靠近中部平面天线53的端部上。第一连接部49在第一内侧天线面阵42上的连接点相对固定。第一内侧天线面阵42相对卫星平台40转动至其平行于第一方向后可抵接至中部平面天线53的端部。

优选地，在中部平面天线53的顶部端面上可设有压紧释放装置52，其用于相对稳定折叠后抵接至其顶部端面上的第一外侧天线面阵44，并且在折叠的两平面天线之间保留有间隙，避免损坏阵子。

优选地，压紧释放装置52可以是半包围式弹性体以及凸块，凸块可在一定的外力作用下通过半包围式弹性体的开口而卡设于半包围式弹性体的腔体内，同样在一定的反向力作用下可脱离出半包围式弹性体。

实施例3

如附图3~附图4所示，本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

本实施例提出了一种用于上述系统的驱动机构或称驱动系统，用以实现两个天线面阵1之间的相对转动。驱动系统包括设于天线面阵1的外边沿上的主动铰链4以及超声驱动组件2。主动铰链4包括第一驱动连接部和第二驱动连接部。

第一驱动连接部的一端连接在第一天线面阵1上，其另一端延伸出第一天线面阵1且用于装设超声驱动组件2。第一驱动连接部在垂直于第一天线面阵1的方向上的投影与第一天线面阵1不完全重叠。

第二驱动连接部的一端连接在第二天线面阵1上，其另一端延伸出第二天线面阵1且连接至超声驱动组件2的输出轴9。

第二驱动连接部在垂直于第二天线面阵1的方向上的投影与第二天线面阵1不完全重叠。本申请中提及的传动组件的投影与天线面阵不完全重叠指的是传动组件的一部分位于天线面阵上，另一部分延伸超出天线面阵。

第一驱动连接部包括第一活动铰链10和第一转接板26。第二驱动连接部包括第一固定铰链11和第二转接板27。从动铰链5包括第三转接板14和第四转接板15。转接板用于直接连接在天线面阵上。天线面阵上预留有用于安装转接板的若干螺纹孔和/或若干销钉孔。转接板通过若干螺钉和/或若干销钉定位至天线面阵上，以提高其位置精度的稳定性。转接板可以是薄板状结构，或是适应于安装需要所设置的其他形状。

超声驱动组件2包括超声电机12以及减速器13。超声电机12的输出端连接在减速器13上。超声电机12具有驱动精度高、断电自锁、驱动力矩大以及环境适应性好等特点。本申请采用的减速器13为谐波减速器或称谐波传动减速器。谐波减速器具有大减速比以及驱动精度高的特点。减速器13主要包括减速器波发生器20、刚轮21以及柔轮22。减速器13靠减速器波发生器20装配上柔性轴承使柔轮22产生可控弹性变形，并与刚轮21相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。工作时，固定减速器13刚轮21，由超声电机12带动减速器波发生器20转动，柔轮22作为从动轮，输出转动，带动负载运动。

减速器13具有支撑底座25与输出轴9。输出轴9可以为柔轮22延伸所形成的轴体，也可以为与柔轮22连接的轴体。输出轴9从支撑底座25中延伸出来，以将驱动力输出。支撑底座25的底部端面为超声驱动组件2的固定端面7。输出轴9延伸出支撑底座25的一端的端面为超声驱动组件2的输出端面8。输出轴9位于虚拟转动轴6的延伸方向上。

减速器13与超声电机12的输出端相连且使得超声电机12和天线面阵1分别位于其在输出轴9的轴向上的两侧。

超声电机12在输出轴9的轴向上的投影轮廓与减速器13在输出轴9的轴向上的投影轮廓相重合。

第一驱动连接部上包括用于连接至第一天线面阵1的第一转接板26。超声电机12在输出轴9的轴向上的投影轮廓与第一转接板26在输出轴9的轴向上的投影轮廓彼此错位。

以两个天线面阵1相对彼此转动的虚拟转动轴6的延伸方向为第一方向。所述第一驱动连接部与第二驱动连接部各自在第一方向上的投影彼此间至少部分重叠。输出轴9的一端从所述第一驱动连接部与第二驱动连接部上各自在第一方向上的投影彼此重叠的局部区域依次贯穿出第一驱动连接部与第二驱动连接部，并使得第一驱动连接部与第二驱动连接部彼此转动连接。

所述驱动系统包括编码器3、主动铰链4以及从动铰链5。第一驱动连接部与第二驱动连接部共同组成主动铰链4。

编码器3具有机座24以及一端从机座24中延伸出来的前出轴23。本申请采用的编码器3可以是绝对式编码器3或称绝对值编码器3。绝对式编码器3具有角度信息标定精度高的特点。可选用测量精度优于18位的绝对式光电编码器3。编码器3主要包括安装在机座24内的定子和转子、以及设于机座24外部的电气接口。前出轴23连接至定子铁芯。定子与转子同轴安装。被测量对象通过前出轴23与转子联动。定子上分布有数字处理器、信号发射与接收电路和数模转换电路。被测对象转动时带动转子转动。定子向转子发射电场信号并接收返回的信号进行处理。转子上带有调制电场图案。不同转动位置的调制信息不同。定子上的信号处理电路根据返回的接收信号判定转角位置，并经过模数转换电路对外输出角度传感器的角度信号。角度信号通过电气接口可传输至超声驱动组件2。

主动铰链4与从动铰链5分布于天线面阵在第一方向上的两侧，使得超声驱动组件与编码器3也分布于其两侧。即编码器3测得的是未设置超声电机12的一侧的转动角度。

从动铰链5包括第二固定铰链19和第二活动铰链18。转接板上预留有若干螺纹孔和/或若干销钉孔。传动组件通过若干螺钉和/或若干销钉定位至与之对应的转接板上。传动组件可以是具有一定厚度的条形板状结构，或是适应于安装需要所设置的其他形状。

第一活动铰链10通过第一转接板26定位至第一天线面阵。第一固定铰链11通过第一转接板26定位至第二天线面阵。第二活动铰链18通过第二转接板27定位至第一天线面阵。第二固定铰链19通过第三转接板定位至第二天线面阵。

第一转接板26和第二转接板27以各自的板体覆盖至少部分天线面阵1且均相对虚拟转动轴6为偏心设置的方式分别设于不同天线面阵1上。第三转接板和第四转接板以各自的板体覆盖至少部分天线面阵1且均相对虚拟转动轴6为偏心设置的方式分别设于不同天线面阵1上。

偏心设置指的是转接板或板体重心均偏离虚拟转动轴6。

第一活动铰链10与第一固定铰链11的一端转动连接，两者间的转动方向与天线展开方向一致。第二活动铰链18与第二固定铰链19的一端转动连接，两者间的转动方向与天线展开方向一致。第一活动铰链10与第一固定铰链11之间均可是通过设置转轴的方式转动连接的。转轴可以是指前出轴23、输出轴9或从动轴17。

第一活动铰链10具有沿垂直于虚拟转动轴6的方向延伸的两端。第一转接板26与输出轴9分布于第一活动铰链10在平行于虚拟转动轴6的方向上的两侧。第一活动铰链10的两端分别连接在第一转接板26和输出轴9上。

第一转接板26上在靠近输出轴9的一端开设有至少一个缺口16。所述缺口16朝向背离第一活动铰链10的方向呈凹陷状。形成于该缺口16内的板体与第一活动铰链10间无连接关系。该缺口16与虚拟转动轴6的延伸方向有局部交集。

第二活动铰链18在其沿垂直于虚拟转动轴6的方向延伸的一端与第二固定铰链19在其沿垂直于虚拟转动轴6的方向延伸的一端通过从动轴17彼此转动连接。从动轴17位于虚拟转动轴6的延伸方向上以使其与超声驱动组件的输出轴9同轴设置。

第一活动铰链10的一端与第一固定铰链11的一端沿第一方向并列设置，并且第一活动铰链10的一端相对于第一固定铰链11的一端更靠近天线面阵1。第二活动铰链18的一端与第二固定铰链19的一端沿第一方向并列设置，并且第二活动铰链18的一端相对于第二固定铰链19的一端更靠近天线面阵1。

主动铰链4用于安装超声驱动组件2。超声驱动组件2的固定端面7与输出端面8分别通过主动铰链4连接至不同的天线面阵1上。启动超声驱动组件2，输出轴9转动，输出端面8相对固定端面7形成的相对位置关系改变，两个天线面阵1之间形成的夹角增大或减小，驱使其展开或收拢。

超声驱动组件2的固定端面7连接在第一固定铰链11上。超声驱动组件2的输出端面8连接在第一活动铰链10上。所述固定端面7与所述输出端面8均为超声驱动组件2在超声电机12与减速器13的并列方向上的同一端。

从动铰链5用于安装编码器3。编码器3通过从动铰链5连接至不同的天线面阵1上。编码器3与超声驱动组件2分别位于天线面阵1在第一方向上的两侧。编码器3与超声驱动组件2彼此能够进行信息交互。编码器3与超声驱动组件2可以是通过无线或有线的方式连接。本申请中提及的固定端面7与输出端面8之间的相对位置关系，可以是指基于标定位置的相对位置关系，两个端面中之一发生旋转而偏离标定位置后相对于标定位置而形成的相对位置，在本申请中由于输出轴9自转即使得输出端面8相对固定端面7发生旋转，使得两者偏离标定位置。

编码器3的机座24相对固定在第二固定铰链19上。编码器3的前出轴23以其与从动轴17同轴的方式固定连接至从动轴17的一端。编码器3的前出轴23也可以是通过转接件与从动轴17连接。从动轴17的一端固定连接在第二活动铰链18上，其另一端活动连接在第二固定铰链19上。驱使第二活动铰链18相对第二固定铰链19转动时，前出轴23与从动轴17一起相对底座转动。

实施例4

本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

在本申请中，天线面阵1的顶部端面指的是面阵上与第一方向相垂直的任一端面，天线面阵1的顶部端面的长度方向为第二方向。天线面阵1的对接侧面指的是面阵上与第二方向垂直的且位于靠近另一天线面阵1所在侧的一端面，该端面具有平行于第一方向的长度延伸方向。

如附图5所示，在本申请中，第一转接板26包括第一板面30，第一板面30自天线面阵1的对接侧面所在侧以远离该对接侧面的方式沿第二方向延伸。与之对应地，第一活动铰链10自靠近天线面阵1的对接侧面所在侧的位置朝向远离该对接侧面的方向延伸至与第一板面30的端部相对应的位置。

在该设置下，本申请通过第一活动铰链10与第一板面30将超声电机12的驱动作用传导至更远离虚拟转动轴6的天线面阵1上，相当于延长了动力臂，能够更加容易驱动天线面阵1的展开。同时，在本申请所提出的驱动方式下所要求的初始展开驱动力较小，即天线面阵1的初始展开加速度相对较小，避免驱动组件对其所连接的天线面阵1施加过大的压力作用，保护天线面阵1的结构尺寸精度。

第一板面30与第一活动铰链10间在第二方向并非完全连接。具体地，第一转接板26的第一板面30上靠近虚拟转动轴6的一端开设有缺口16，使得第一板面30与第一活动铰链10之间在靠近虚拟转动轴6的一侧形成有间隙，从而第一活动铰链10不会通过该间隙所在位置处来传递超声电机12的驱动作用力。

本申请通过设置缺口16将超声电机12的驱动作用更加集中地传导至更远离虚拟转动轴6的天线面阵1上，在延长动力臂的同时，还将驱动作用集中在更有利于平稳实现驱动目的的位置上，以此强化了超声电机12的驱动能力。

本申请设置有具有缺口16的第一板面30，第一板面30与第一活动铰链10之间的连接区域的减小，降低了振动向超声电机12的传递程度，有利于保护超声电机12。

此外，本申请所提出的第一活动铰链10与第一固定铰链11之间的转动连接并非完全精准，超声电机12通过第一固定铰链11对第一活动铰链10施加的转动驱动具有第一初始角。例如，第一活动铰链10中设有插销式结构，其用于连接固定至输出轴9，使第一活动铰链10与输出轴9的转动同步，其中，输出轴9上开设的用于连接插销式结构的凹槽内设置有吸能垫。插销式结构与输出轴9的凹槽内壁之间隔设有该吸能垫，吸能垫能够通过变形来吸收能量并在能量消除后自恢复至原状。此外，本申请将两个天线面阵1之间的转动连接转换为第一活动铰链10与第一固定铰链11之间的转动连接，因此当天线面阵1分别发生振动时，将通过第一活动铰链10与第一固定铰链11之间的连接处进行振动的传递，吸能垫能够较好地吸收振动势能，在两个天线面阵1上均可极大地减小两者间振动的传递。振动能量的消除，保护了超声电机12的尺寸精度。

优选地，可提前在超声电机12内预设该第一初始角，使其每次驱动均需扣除第一初始角的影响，以确保电机驱动的精确度。

优选地，吸能垫由柔性可控的材料制得，通过转换吸能垫的柔性程度，一方面可减小其柔性程度来确保超声电机12进行转动驱动时的驱动精确，另一方面可以在检测到天线振动时增大其柔性程度来吸收振动势能。吸能垫可以是热致相变复合材料、磁致相变复合材料或电信号致相变材料等。由于天线振动通常是从其自由端产生而向其另一端传递，因此可通过在天线面阵1的自由端设置传感器的方式检测振动。

进一步优选地，第一转接板26还包括第二板面31。第二板面31自天线面阵1的对接侧面所在侧以远离该对接侧面的方式沿第二方向延伸。第一板面30与第二板面31沿第一方向彼此并列地连续设置。第二板面31具有相比于第一板面30更短的在第二方向上的延伸长度。第一板面30的超出第二板面31的一端形成第一台阶，第二板面31的远离第一板面30的一端形成第二台阶。

在天线面阵1的对接侧面所在平面上，由于缺口16的设置使第一转接板26的第一板面30所对应的对接面面积较小，在天线面阵1展开后，两个天线面阵1之间的对接面积较小，不利于保持展开后的稳定。对此，在本申请中，通过设置第一转接板26的第二板面31，使第一转接板26在天线面阵1的对接侧面所在平面上的对接面面积增大，增强展开后的结构稳定性。同时，第二板面31与第一板面30之间形成了第一台阶，第一板面30相对第二板面31延伸至更远，由此在增加第二板面31的同时，可减小其对超声电机12所施加的驱动作用的影响。

进一步优选地，第一转接板26还包括第三板面32。第二板面31自天线面阵1的对接侧面所在侧以远离该对接侧面的方式沿第二方向延伸。第一板面30、第二板面31与第三板面32沿第一方向彼此并列地连续设置。第三板面32具有相比于第二板面31更短的在第二方向上的延伸长度，并使得第三板面32超出第二板面31的一端形成第三台阶。

在天线面阵1的对接侧面所在侧上，第一板面30、第二板面31与第三板面32的侧面共面。以此在天线面阵1展开后，两个天线面阵1上各自对应的第一转接板26与第二转接板27能够形成抵接关系。

在天线面阵1的对接侧面所在平面上，通过设置第一转接板26的第三板面32，进一步增大了第一转接板26在天线面阵1的对接侧面所在平面上的对接面面积，增强了展开后的结构稳定性。

同时由于第三板面32的设置，使第一转接板26在第一方向上的延伸长度增大，部分通过第一板面30向天线面阵1传递的驱动作用力，将经过第二板面31传递至第三板面32，第三板面32相对地更靠近虚拟转动轴6的中间位置，由此该部分驱动作用力能够更好地稳定驱动天线面阵1的展开。区别于传统的规整方形连接结构，第一转接板26的分区域设置降低了整体板体面积及结构重量，天线面阵1相应地具有更大的有效面积。

在航天器发射阶段，天线面阵1呈折叠状态，以降低结构体积，此时两个天线面阵1上的第一转接板26与第二转接板27也呈折叠姿态。在本申请中，为避免影响面阵工作性能，第一转接板26与第二转接板27的部分板体超出天线面阵1，在天线面阵1折叠时，两面阵间间隔有一定的距离，该距离基于转接板的厚度可确定。由于转接板的上述分区域结构特征，转接板相重叠时的接触面积相对较小，不利于维持天线面阵1在折叠时的结构稳定。

如附图6所示，对此，优选地，本申请中第一转接板26至少包括定位构件33和活动构件34，在天线面阵1呈折叠状态时通过改变定位构件33与活动构件34间的相对位置关系可使定位构件33与活动构件34共同形成呈四边形结构的第一转接板26。在天线面阵1呈折叠状态时，各辅助转接区域可具有在第二方向上的相同延伸长度。在天线面阵1呈展开状态时通过改变定位构件33与活动构件34间的相对位置关系可使定位构件33与活动构件34共同形成呈阶梯形结构的第一转接板26，形成多级台阶。在天线面阵1呈展开状态时，各辅助转接区域可具有在第二方向上的不同延伸长度。

在该设置下，本申请的第一转接板26的形状可随天线面阵1的工作阶段的不同而进行相应的转变，尤其是在折叠状态下，此时第一转接板26呈四边形结构，转接板间的重叠面积有效增大，能够增强天线面阵1在折叠状态下的结构稳定性。尤其是在转换为展开状态时，此时第一转接板26结构体积缩小，释放更多的有效面面阵积，同时转换后的阶梯型结构如上所述有利于增强天线面阵1在展开状态下的结构稳定。

为实现第一转接板26的结构转变，定位构件33中开设有用于容纳活动构件34的且具有开放性开口的腔体，活动构件34的至少部分板体可通过该开放性开口置于所述腔体内，减小或增大活动构件34位于腔体内的板体体积，可实现第一转接板26的结构转变。具体地，定位构件33为具有一拐角的弯折形板体，该拐角可以为直角。活动构件34为四边形板体。在定位构件33的拐角内侧开设有该开放性开口。活动构件34的至少部分板体可滑动地贯穿该开放性开口而位于定位构件33的腔体内。活动构件34可沿着与第一方向或与第二方向呈锐角的方向朝向定位构件33的腔体内侧移动，以增大两板体间的重合面积。活动构件34的一拐角用于形成所述第二台阶。

优选地，活动构件34与定位构件33之间可设置有热电偶。通过对热电偶进行加热或降温可使其进行膨胀或收缩，进而调控活动构件34在定位构件33内的相对移动。

优选地，定位构件33的腔体在垂直于其天线面阵1的方向上也具有开放性开口，由此可将活动构件34的上端面设置为与定位构件33的上端面相共面。进一步增强折叠时天线面阵1的结构稳定。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (10)

1.一种在轨天线展开控制系统，至少包括卫星平台（40）和左右两翼平面天线，左右两翼平面天线分别设于卫星平台（40）的彼此相对的两侧，

其特征在于，第一单翼平面天线（41）至少包括彼此依次转动连接的第一内侧天线面阵（42）、第一中部天线面阵（43）和第一外侧天线面阵（44），三者以不暴露各自的天线反射面的方式收拢于靠近卫星平台（40）的位置上，三者可通过驱动电机相对彼此转动而共同形成为平面状的第一单翼平面天线（41）。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于辅助支撑第一单翼平面天线（41）的第一支架组件（45），其形成于卫星平台（40）的单侧上且可随第一单翼平面天线（41）收拢于靠近卫星平台（40）的位置上时姿态的变化而覆盖至卫星平台（40）上的不同侧面。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在第一单翼平面天线（41）的悬臂长度方向上，第一支架组件（45）包括设于第一单翼平面天线（41）上的且彼此位于不同位置处的至少两个支撑点（46），各支撑点（46）之间所限定的区域至少局部覆盖到第一内侧天线面阵（42）、第一中部天线面阵（43）和第一外侧天线面阵（44）。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统包括用以驱动第一内侧天线面阵（42）与第一内侧天线面阵（42）彼此展开或折叠的第一驱动机构（47），第一内侧天线面阵（42）以不可脱离的方式连接至卫星平台（40）而使得第一内侧天线面阵（42）可借助于第一驱动机构（47）提供的折叠作用力来朝向靠近第一内侧天线面阵（42）的方向移动并与第一内侧天线面阵（42）一同收拢于卫星平台（40）的侧面。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统包括用以驱动第一中部天线面阵（43）与第一外侧天线面阵（44）彼此展开或折叠的第二驱动机构（48），第一外侧天线面阵（44）以转动角度可控的方式连接至第一中部天线面阵（43）而使得第一外侧天线面阵（44）可借助于第二驱动机构（48）提供的折叠作用力来朝向靠近第一中部天线面阵（43）的方向移动，并在第一中部天线面阵（43）和第一内侧天线面阵（42）收拢于侧面的情况下收拢于卫星平台（40）的顶部端面。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一支架组件（45）包括两端分别连接在第一内侧天线面阵（42）与卫星平台（40）上的第一连接部（49），第一连接部（49）设于卫星平台（40）的侧面上靠近顶部端面的位置处，且其能够绕卫星平台（40）转动。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，第一支架组件（45）包括两端分别连接在第一中部天线面阵（43）与卫星平台（40）上的第二连接部（50），第二连接部（50）可相对卫星平台（40）朝向远离或靠近其侧面的方向转动，第二连接部（50）的一端在卫星平台（40）上的连接点相对固定，第二连接部（50）的另一端可转动地连接在第一中部天线面阵（43）上。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，第一中部天线面阵（43）可带着第二连接部（50）一起随第一内侧天线面阵（42）收拢于卫星平台（40）的侧面，转换为竖向的第一中部天线面阵（43）的竖向顶端不超出卫星平台（40）的顶部端面。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，第一支架组件（45）包括两端分别连接在第一外侧天线面阵（44）与第一连接部（49）上的第三连接部（51），第三连接部（51）可滑动地连接在第一外侧天线面阵（44）与第一连接部（49）上，第三连接部（51）可沿第二连接部（50）的长度延伸方向相对第二连接部（50）滑移至第二连接部（50）上远离卫星平台（40）的一端。

10.一种在轨天线展开控制方法，其特征在于，至少包括：

将左右两翼平面天线依次展开成平面状而分别位于卫星平台（40）的两侧；

依次驱动各单翼平面天线的内侧天线面阵、外侧天线面阵和中部天线面阵，使各天线面阵以不暴露各自的天线反射面的方式依次收拢于靠近卫星平台（40）的位置上；

其中，左右两翼平面天线先后依次启动驱动。

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