CN115568086A - 一种星载可展收大功率柔性电缆组件 - Google Patents

一种星载可展收大功率柔性电缆组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种星载可展收大功率柔性电缆组件，包括：转接汇流模块和电缆主体；转接汇流模块，包括：若干个转接汇流模块A/B；其中，若干个转接汇流模块A设置在电缆主体的一端，分别与电缆主体的一端连接固定；若干个转接汇流模块B设置在电缆主体的另一端，分别与电缆主体的另一端连接固定；电缆主体为五层结构：第一层：刚性补强层A、防护涂层A和刚性补强层B；第二层：柔性电路板A；第三层：刚性补强层C和刚性补强层D；第四层：柔性电路板B；第五层：刚性补强层E、防护涂层B和刚性补强层F；五层结构依次层叠设置，构成电缆主体。本发明所述的星载可展收大功率柔性电缆组件，可实现星载长距离供电，具有高收纳比、重量轻等优点。

Description

一种星载可展收大功率柔性电缆组件
技术领域
本发明属于电缆组件技术领域，尤其涉及一种星载可展收大功率柔性电缆组件。
背景技术
干涉SAR(孔径雷达)卫星可全天时、全天候对地实施观测，并具有一定的地表穿透能力，广泛用于灾害监测、环境监测、海洋监测等领域，发挥作用独特。实现干涉SAR的一种方式是星载双天线干涉SAR系统，双天线干涉SAR卫星需向两侧各伸出几十米长的天线支撑臂，将天线安装在长支撑臂的末端，为了满足整星发射时的收缩包络要求，两侧较长的天线支撑臂需收拢在星体内，具有高收纳比特性，入轨后进行释放和展开。
天线载荷的功率需求大，需要从卫星本体向天线输送大量的电能，长距离供电对电缆的载流能力和线路损耗是一项严格的考验。同时为SAR天线供电的电缆将随展开臂一起展开和收拢，需要具备很好的柔性，满足高收纳比要求。此外，由于伸展臂直接暴露在空间环境中，供电电缆还需要承受原子氧、电离辐射、紫外辐照等恶劣太空环境。
采用传统线束形式电缆，每个展开臂电缆重量严重超标，这对于卫星发射成本是不可接受的。同时，线束形式的电缆柔软特性差，不满足高收纳比的要求。此外，传统电缆无法满足原子氧和紫外辐照环境要求，加装防护层进一步增加了电缆重量和降低柔软特性。因此，需要发明一种星载长距离供电、具备高收纳比、重量轻的柔性电缆组件。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种星载可展收大功率柔性电缆组件，可实现星载长距离供电，具有高收纳比、重量轻等优点。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种星载可展收大功率柔性电缆组件，包括：转接汇流模块和电缆主体；
转接汇流模块，包括：若干个转接汇流模块A和若干个转接汇流模块B；其中，若干个转接汇流模块A设置在电缆主体的一端，分别与电缆主体的一端连接固定；若干个转接汇流模块B设置在电缆主体的另一端，分别与电缆主体的另一端连接固定；
电缆主体为由柔性电路板、刚性补强层和防护涂层构成的五层结构：
第一层：刚性补强层A、防护涂层A和刚性补强层B；
第二层：柔性电路板A；
第三层：刚性补强层C和刚性补强层D；
第四层：柔性电路板B；
第五层：刚性补强层E、防护涂层B和刚性补强层F；
其中，五层结构依次层叠设置，构成电缆主体。
在上述星载可展收大功率柔性电缆组件中，刚性补强层设置在柔性电路板的两个端部；其中，柔性电路板A的一端与柔性电路板B的一端通过设置在端部的刚性补强层A、刚性补强层C、刚性补强层E联通；柔性电路板A的另一端与柔性电路板B的另一端通过设置在端部的刚性补强层B、刚性补强层D和刚性补强层F联通。
在上述星载可展收大功率柔性电缆组件中，防护涂层设置在柔性电路板的外侧：柔性电路板A的外边面为防护涂层A，柔性电路板B的外边面为防护涂层B。
在上述星载可展收大功率柔性电缆组件中，柔性电路板，包括：覆盖膜A、粘合层A、导体层A、基材层、导体层B、粘合层B和覆盖膜B；
覆盖膜A、粘合层A、导体层A、基材层、导体层B、粘合层B和覆盖膜B依次层叠设置，构成柔性电路板。
在上述星载可展收大功率柔性电缆组件中，
导体层A和导体层B的基材为压延铜且表面镀银；导体层A和导体层B的厚度均不超过70um；
覆盖膜A、覆盖膜B和基材层均为聚酰亚胺材料。
在上述星载可展收大功率柔性电缆组件中，防护涂层采用有机硅树脂体系，内部添加预置填料；防护涂层厚度为120～200um。
在上述星载可展收大功率柔性电缆组件中，
转接汇流模块为U型结构；其中，U型结构的底部设置有2个安装孔，U型结构的两侧设置有若干个焊线通孔；
转接汇流模块主体结构为纯铜；其中，当转接汇流模块采用铆接方式与电缆主体连接时，转接汇流模块整体镀镍镀锡；当转接汇流模块采用超声焊接方式与电缆主体连接时，转接汇流模块下表面不镀，其他面镀镍镀锡。
在上述星载可展收大功率柔性电缆组件中，刚性补强层为纯铜材料；刚性补强层上开有通孔，与转接汇流模块上的安装孔相匹配，用于电气连接。
在上述星载可展收大功率柔性电缆组件中，柔性电路板A和柔性电路板B并联呈书页结构，在提高载流能力的同时，最大限度的保持了电路板的柔软性。
在上述星载可展收大功率柔性电缆组件中，星载可展收大功率柔性电缆组件的折弯半径＜10mm，弯曲次数≥5000次。
本发明具有以下优点：
(1)本发明公开了一种星载可展收大功率柔性电缆组件，该电缆组件基于大尺寸柔性电路板柔性互联技术和轻量化涂层技术实现，传输距离可达百米级，载流能力＞200A，适用于SAR天线展开臂用。
(2)本发明公开了一种星载可展收大功率柔性电缆组件，采用大尺寸柔性电路板替代传统功率线缆，传输距离可达百米级，与传统导线组成的电缆相比，可减重50％以上。
(3)本发明公开了一种星载可展收大功率柔性电缆组件，柔性电路板采用双层导体结构，能够保持较小的弯曲半径。两块柔性电路板并联呈书页结构，在提高载流能力的同时，最大限度的保持了电路板的柔软性。当然，也可由此结构联想到由多块柔性电路板并联来实现对于更高传输功率。
(4)本发明公开了一种星载可展收大功率柔性电缆组件，电缆组件呈扁平状，与传统线缆相比，具有高收纳比特性，能随展开机构自有的收缩和伸展，卫星发射状态呈现收拢状态，入轨后随展开机构伸展开。
(5)本发明公开了一种星载可展收大功率柔性电缆组件，在柔性电路板表面涂覆防护涂层后，可以直接暴露在恶劣空间环境中，同时防护涂层较薄，与聚酰亚胺材料有很好的结合力，不影响柔性电缆的弯折特性；解决了现有的卫星舱外电缆需要包覆多层材料以抵抗原子氧、紫外辐照等空间环境，电缆包覆后柔软性变差，同时重量大幅增加的问题。
(6)本发明公开了一种星载可展收大功率柔性电缆组件，防护涂层在耐原子氧涂料的基础上添加抗紫外辐照材料，提高了涂层的综合防护能力。
附图说明
图1是本发明实施例中一种星载可展收大功率柔性电缆组件的剖面示意图；
图2是本发明实施例中一种柔性电路板的剖面示意图；
图3是本发明实施例中一种转接部位示意图；
图4是本发明实施例中一种星载可展收大功率柔性电缆组件的俯视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
如图1～4，在本实施例中，该星载可展收大功率柔性电缆组件，包括：转接汇流模块和电缆主体。
转接汇流模块具体可以包括：若干个转接汇流模块A401和若干个转接汇流模块B402。其中，若干个转接汇流模块A401设置在电缆主体的一端，分别与电缆主体的一端连接固定；若干个转接汇流模块B402设置在电缆主体的另一端，分别与电缆主体的另一端连接固定。
电缆主体具体可以包括柔性电路板、刚性补强层和防护涂层。其中，柔性电路板、刚性补强层和防护涂层构成了电缆主体的五层结构：
第一层：刚性补强层A311、防护涂层A201和刚性补强层B312；
第二层：柔性电路板A101；
第三层：刚性补强层C321和刚性补强层D322；
第四层：柔性电路板B102；
第五层：刚性补强层E331、防护涂层B202和刚性补强层F332。
其中，五层结构依次层叠设置，构成电缆主体。
在本实施例中，刚性补强层设置在柔性电路板的两个端部：柔性电路板A101的一端与柔性电路板B102的一端通过设置在端部的刚性补强层A311、刚性补强层C321、刚性补强层E331联通；柔性电路板A101的另一端与柔性电路板B102的另一端通过设置在端部的刚性补强层B312、刚性补强层D322和刚性补强层F332联通。其中，柔性电路板A101和柔性电路板B102并联呈书页结构，在提高载流能力的同时，最大限度的保持了电路板的柔软性。刚性补强层为纯铜材料；刚性补强层上开有通孔，与转接汇流模块上的安装孔相匹配，用于电气连接。
在本实施例中，防护涂层设置在柔性电路板的外侧，可起到抗原子氧、紫外辐照和电力辐照的作用；同时，防护涂层与柔性电路板表面有很好的结合力，具有良好的弯折特性。具体的：柔性电路板A101的外边面为防护涂层A201，柔性电路板B102的外边面为防护涂层B202。
优选的，防护涂层可采用有机硅树脂体系，内部添加预置填料(改善在紫外波段具有一定的光谱反射性且具有极好的耐紫外辐照性的填料)。防护涂层厚度设置为120～200um，以满足温控和空间环境稳定性要求。
在本实施例中，柔性电路板具体可以包括：覆盖膜A1001、粘合层A1002、导体层A1003、基材层1004、导体层B1005、粘合层B1006和覆盖膜B1007。其中。覆盖膜A1001、粘合层A1002、导体层A1003、基材层1004、导体层B1005、粘合层B1006和覆盖膜B1007依次层叠设置，构成柔性电路板。
优选的，导体层A1003和导体层B1005的基材为压延铜且表面镀银；导体层A1003和导体层B1005的厚度均不超过70um。覆盖膜A1001、覆盖膜B1007和基材层1004均为聚酰亚胺材料。
在本实施例中，转接汇流模块为U型结构；U型结构的底部设置有2个安装孔，U型结构的两侧设置有若干个焊线通孔。转接汇流模块主体结构为纯铜；其中，当转接汇流模块采用铆接方式与电缆主体连接时，转接汇流模块整体镀镍镀锡；当转接汇流模块采用超声焊接方式与电缆主体连接时，转接汇流模块下表面不镀，其他面镀镍镀锡。
在本实施例中，该星载可展收大功率柔性电缆组件的折弯半径＜10mm，弯曲次数≥5000次。
在本实施例中，该星载可展收大功率柔性电缆组件的具体加工原理如下：
第一步，根据长距离电能传输所允许的最大压降，计算出满足要求的导体截面积，并取最大截面积作为该星载可展收大功率柔性电缆组件传输通路导体截面积。
第二步，根据耐原子氧指标，计算出防护涂层厚度。
第三步，按照图2结构制造两个柔性电路板。柔性电路板由覆盖膜-粘合层-导体层-基材层-导体层-粘合层-覆盖膜依次压合而成；柔性电路板在两端设置补强接口，补强接口的截面积大于额定电流截面的2倍以上，补强处的导体层外侧不加覆盖膜。
第四步，刚性补强层为上、中、下三层，两个柔性电路板分别位于上、中层之间，以及中、下层之间，并通过压合与通孔实现两个柔性电路板的电气连接。
第五步，在柔性电路板外侧涂覆防护涂层。
防护涂层的厚度根据上述第二步确定，满足耐原子氧通量要求，同时为实现减重，柔性电路板内部不涂覆防护涂层。
第六步，将转接汇流模块安装在电缆主体的两端，
连接方式分为两种：1)机械固定：采用螺钉铆接的方式，此时需控制接触电阻，转接汇流模块与柔性电路板接触电阻应小于1mA；2)超声焊接：超声焊接时，转接汇流模块焊接面为铜。
第七步，从转接汇流模块侧焊接引出线，一端与供电源相连，另外一端接至载荷端。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种星载可展收大功率柔性电缆组件，其特征在于，包括：转接汇流模块和电缆主体；
转接汇流模块，包括：若干个转接汇流模块A(401)和若干个转接汇流模块B(402)；其中，若干个转接汇流模块A(401)设置在电缆主体的一端，分别与电缆主体的一端连接固定；若干个转接汇流模块B(402)设置在电缆主体的另一端，分别与电缆主体的另一端连接固定；
电缆主体为由柔性电路板、刚性补强层和防护涂层构成的五层结构：
第一层：刚性补强层A(311)、防护涂层A(201)和刚性补强层B(312)；
第二层：柔性电路板A(101)；
第三层：刚性补强层C(321)和刚性补强层D(322)；
第四层：柔性电路板B(102)；
第五层：刚性补强层E(331)、防护涂层B(202)和刚性补强层F(332)；
其中，五层结构依次层叠设置，构成电缆主体。
2.根据权利要求1所述的星载可展收大功率柔性电缆组件，其特征在于，刚性补强层设置在柔性电路板的两个端部；其中，柔性电路板A(101)的一端与柔性电路板B(102)的一端通过设置在端部的刚性补强层A(311)、刚性补强层C(321)、刚性补强层E(331)联通；柔性电路板A(101)的另一端与柔性电路板B(102)的另一端通过设置在端部的刚性补强层B(312)、刚性补强层D(322)和刚性补强层F(332)联通。
3.根据权利要求1所述的星载可展收大功率柔性电缆组件，其特征在于，防护涂层设置在柔性电路板的外侧：柔性电路板A(101)的外边面为防护涂层A(201)，柔性电路板B(102)的外边面为防护涂层B(202)。
4.根据权利要求1所述的星载可展收大功率柔性电缆组件，其特征在于，柔性电路板，包括：覆盖膜A(1001)、粘合层A(1002)、导体层A(1003)、基材层(1004)、导体层B(1005)、粘合层B(1006)和覆盖膜B(1007)；
覆盖膜A(1001)、粘合层A(1002)、导体层A(1003)、基材层(1004)、导体层B(1005)、粘合层B(1006)和覆盖膜B(1007)依次层叠设置，构成柔性电路板。
5.根据权利要求4所述的星载可展收大功率柔性电缆组件，其特征在于，
导体层A(1003)和导体层B(1005)的基材为压延铜且表面镀银；导体层A(1003)和导体层B(1005)的厚度均不超过70um；
覆盖膜A(1001)、覆盖膜B(1007)和基材层(1004)均为聚酰亚胺材料。
6.根据权利要求1所述的星载可展收大功率柔性电缆组件，其特征在于，防护涂层采用有机硅树脂体系，内部添加预置填料；防护涂层厚度为120～200um。
7.根据权利要求1所述的星载可展收大功率柔性电缆组件，其特征在于，
转接汇流模块为U型结构；其中，U型结构的底部设置有2个安装孔，U型结构的两侧设置有若干个焊线通孔；
转接汇流模块主体结构为纯铜；其中，当转接汇流模块采用铆接方式与电缆主体连接时，转接汇流模块整体镀镍镀锡；当转接汇流模块采用超声焊接方式与电缆主体连接时，转接汇流模块下表面不镀，其他面镀镍镀锡。
8.根据权利要求7所述的星载可展收大功率柔性电缆组件，其特征在于，刚性补强层为纯铜材料；刚性补强层上开有通孔，与转接汇流模块上的安装孔相匹配，用于电气连接。
9.根据权利要求1所述的星载可展收大功率柔性电缆组件，其特征在于，柔性电路板A(101)和柔性电路板B(102)并联呈书页结构，在提高载流能力的同时，最大限度的保持了电路板的柔软性。
10.根据权利要求1所述的星载可展收大功率柔性电缆组件，其特征在于，星载可展收大功率柔性电缆组件的折弯半径＜10mm，弯曲次数≥5000次。
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