CN115621700A - 一种星载卡塞格伦伞式网状可展开天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，包括天线底座、天线收纳筒体、天线肋、天线展开机构、天线展开拉锁装置、天线升降装置、丝网反射面、馈源喇叭、副反射面，所述天线升降装置被配置为沿着所述天线收纳筒体移动，所述天线底座与所述天线升降装置连接，所述天线展开机构与所述天线底座可转动地连接，所述天线展开拉锁装置与所述天线展开机构连接，所述天线肋分别与所述天线底座、所述天线展开机构可转动地连接，所述丝网反射面设在所述天线肋上，所述馈源喇叭与所述天线底座连接，所述副反射面设在所述馈源喇叭上。本发明从天线肋背面驱动展开，对天线视场无干扰，保证了天线的高精度。

Description

一种星载卡塞格伦伞式网状可展开天线

技术领域

本发明涉及卫星天线技术领域，具体地，涉及一种星载卡塞格伦伞式网状可展开天线。

背景技术

目前发展较为成熟的星载可展开天线，如固面式、充气式、构架式及周边桁架式等，都难以同时满足高收纳比、高精度的要求。伞状可展开天线在收纳比、面密度、展开性能以及在轨热环境的形面保持等方面，具有突出的优势，受到了众多国际宇航研究机构的高度关注和广泛研究。

伞状展开天线是指柔性反射面由肋支撑，收拢时支撑肋收拢，在轨后支撑肋展开，带动柔性反射面展开到工作状态的可展开式天线。径向肋天线经多个国家的多家单位进行研制，并应用到发射型号上。

现有技术中，张立华等人在文献《嫦娥四号任务中继星“鹊桥”技术特点》(中国科学：技术科学，2019，49(02)：138-146)中公开了一种“鹊桥”伞状可展开天线，该伞状可展开天线为抛物面天线，主要由展开肋、金属索网、中心圆柱组成。但是，该伞状可展开天线的效率低于具有卡塞格伦式伞式网状可展开天线，且结构不够紧凑，天线展开时每根肋由弹簧驱动展开，展开过程同步性较差，展开肋驱动机构较复杂。

公开号为CN110534918A的中国发明专利公开了一种单驱动的主副面同步展开的伞状天线，其通过拉绳和弹簧使天线主副反同步展开，驱动天线展开的机构位于天线抛物面，会对天线视场产生干扰与影响。

为此，本发明提供一种星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，从天线肋背面驱动展开，对天线视场无干扰与影响，保证天线的高精度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星载卡塞格伦伞式网状可展开天线。

本发明提供的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，包括天线底座、天线收纳筒体、天线肋、天线展开机构、天线展开拉锁装置、天线升降装置、丝网反射面、馈源喇叭、副反射面，所述天线升降装置被配置为沿着所述天线收纳筒体移动，所述天线底座与所述天线升降装置连接，所述天线展开机构与所述天线底座可转动地连接，所述天线展开拉锁装置与所述天线展开机构连接，所述天线肋分别与所述天线底座、所述天线展开机构可转动地连接，所述丝网反射面设在所述天线肋上，所述馈源喇叭与所述天线底座连接，所述副反射面设在所述馈源喇叭上，所述天线具有展开和收拢状态，所述天线处于所述收拢状态时，所述天线底座、天线展开机构、天线肋、天线展开拉锁装置、丝网反射面、馈源喇叭、副反射面收纳于所述天线收纳筒体内。

进一步地，所述天线升降装置包括滚珠丝杆、丝杆螺母、移动底盘、电机，所述滚珠丝杆与所述天线收纳筒体的长度方向平行，所述滚珠丝杆的两端与所述天线收纳筒体可转动地连接，所述丝杆螺母设在所述滚珠丝杆上，所述移动底盘套设在所述滚珠丝杆上并与所述丝杆螺母连接，所述电机的输出端与所述滚珠丝杆连接。

进一步地，所述天线底座包括固定底盘、套筒，所述套筒与所述固定底盘连接，所述套筒上设有天线肋安装座，所述天线肋安装座上设有第一铰链，所述固定底盘上靠近所述套筒处设有第二铰链，所述固定底盘上靠近边缘处设有第三铰链，所述固定底盘与所述移动底盘连接。

进一步地，所述天线展开机构包括转动导轨、导杆、第一摇杆、第二摇杆，所述转动导轨包括圆形套筒导轨和铰链孔，所述转动导轨通过所述铰链孔与所述第二铰链连接，所述导杆的第一端设于所述圆形套筒导轨内形成移动副，所述第一摇杆的第一端与所述第三铰链连接，所述导杆的第二端、所述第一摇杆的第二端、所述第二摇杆的第一端同轴线可转动地连接。

进一步地，所述天线肋包括肋体和固定连杆，所述肋体为抛面形状，所述固定连杆与所述肋体的凸侧连接，所述肋体的一端与所述第一铰链连接，所述固定连杆的端部与所述第二摇杆的第二端可转动地连接。

优选地，所述肋体的凹侧设有丝网孔，所述丝网反射面与所述丝网孔缝合连接。

进一步地，还包括波导，所述波导沿所述天线收纳筒体、所述天线底座的中心设置，所述馈源喇叭沿着所述波导移动。

进一步地，所述天线展开拉锁装置包括拉绳、定滑轮组、移动盘，所述移动盘套设在所述波导上，所述移动盘位于所述移动底盘远离所述固定底盘的一侧，所述定滑轮组设在所述移动底盘上，所述拉绳分别与所述移动盘、所述导杆的第一端连接。

优选地，所述天线收纳筒体的内部沿所述天线收纳筒体的长度方向设有导轨槽，所述移动盘与所述导轨槽相配合。

优选地，还包括天线压紧释放装置，所述天线压紧释放装置包括紧固绷带和热刀，所述天线处于收拢状态时，所述紧固绷带紧固所述肋体，所述热刀被配置为切断所述紧固绷带。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，通过天线肋背面天线展开机构和天线展开拉锁装置相结合，实现了天线肋同步展开。

2、本发明提供的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，天线展开机构与天线底座、天线肋构成双转动导杆机构，从背面控制天线肋展开，对天线视场无干扰，保证了天线的高精度。

3、本发明提供的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，利用天线拉锁装置和天线升降机构相结合，为拉动天线肋展开提供动力，减少了动力源；通过电机提供的上升速度来控制天线展开，提高了天线展开的可靠性，并使天线展开可控。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例的伞式网状天线展开状态示意图；

图2为本发明实施例的伞式网状天线展开状态剖面示意图；

图3为本发明实施例的伞式网状天线收拢状态剖面示意图；

图4为本发明实施例的天线底座示意图；

图5为本发明实施例的单根天线肋体展开示意图；

图6为本发明实施例的天线展开状态局部视图；

图7为本发明实施例的天线升降装置示意图；

图8为本发明实施例的天线升出天线收纳筒体状态示意图；

图9为本发明实施例的整体天线收拢状态示意图。

其中，

1-天线底座，11-固定底盘，12-天线肋安装座，13-套筒，14-第一铰链，15-第二铰链，16-第三铰链，

2-天线收纳筒体，

3-天线肋，31-肋体，32-固定连杆，

4-天线展开机构，41-转动导轨，42-导杆，43-第一摇杆，44-第二摇杆

5-天线展开拉锁装置，51-拉绳，52-定滑轮组，53-移动盘，

6-天线升降装置，61-滚珠丝杆，62-丝杆螺母，63-移动底盘，64-电机，65-光杆，

7-天线压紧释放装置，

8-馈源喇叭，

9-副反射面，

10-丝网反射面，

11-波导。

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。

本发明提供了一种星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，通过在天线肋背面设置天线展开机构和天线展开拉锁装置，实现天线肋的同步展开，提高抛物面天线的效率和精度，确保天线视场无干扰，解决驱动机构复杂、展开过程同步性差、结构不够紧凑的问题。

本实施例的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，处于收拢状态时如图3所示，处于展开状态时如图1所示。

如图1、图2、图3所示，本实施例的可展开天线包括天线底座1、天线收纳筒体2、天线肋3、天线展开机构4、天线展开拉锁装置5、天线升降装置6、馈源喇叭8、副反射面9、丝网反射面10、波导11。

天线收纳筒体2固定于卫星载荷平台，用于收纳天线。本实施例中，天线收纳筒体2是圆筒形，能够将天线全部收纳于天线收纳筒体2内。天线收纳筒体2包括圆筒形的侧壁、底壁以及部分敞口的顶壁，顶壁的敞口区域位于壁面的中心，敞口区域使天线能够收拢至天线收纳筒体2内。

如图7所示，天线升降装置6包括滚珠丝杆61、丝杆螺母62、移动底盘63、电机64。滚珠丝杆61沿着平行于天线收纳筒体2的长度方向设置，两端通过轴承与天线收纳筒体2的底壁和顶壁连接，使滚珠丝杆61能够转动。丝杆螺母62以螺纹的方式与滚珠丝杆61连接，移动底盘63套设在滚珠丝杆61上并与丝杆螺母62连接，由丝杆螺母62对移动底盘63进行支撑，当滚珠丝杆61转动时，丝杆螺母62相对于滚珠丝杆61上下移动，带动移动底盘63移动。电机64的输出端与滚珠丝杆61连接，由电机64带动滚珠丝杆61转动。本实施例中，电机64设于天线收纳筒体2的外部。

滚珠丝杆61、丝杆螺母62、电机64成组设置，本实施例中共设置两组，且位于移动底盘63的同一直径方向上。在其他实施例中，天线升降装置6还可以设置光杆65，光杆65平行于滚珠丝杆61，两端与天线收纳筒体2固定连接；光杆65的数量为2个，且光杆65位于垂直于滚珠丝杆61的连线方向的径向方向上；移动底盘63穿过光杆65，由光杆65为移动底盘63提供导向。

如图4所示，天线底座1包括固定底盘11、天线肋安装座12、套筒13，套筒13的端部与固定底盘11固定连接，天线肋安装座12套设在套筒13上靠近固定底盘11的位置，天线肋安装座12与套筒13固定连接。天线肋安装座12上设有第一铰链14，固定底盘11上与套筒13的连接处设有第二铰链15，固定底盘11的边缘处设有第三铰链16。如图8和图9所示，固定底盘11与移动底盘63固定连接，通过移动底盘63的上下移动带动固定底盘11的移动。

第一铰链14、第二铰链15、第三铰链16成组设置，且同一组的第一铰链14、第二铰链15、第三铰链16共面。

如图6所示，天线展开机构4包括转动导轨41、导杆42、第一摇杆43、第二摇杆44，转动导轨41由圆形套筒导轨和圆形套筒导轨端部的铰链孔组成；导杆42的第一端置于转动导轨41的圆形套筒导轨内，使导杆42与转动导轨41形成移动副；圆形套筒导轨靠近铰链孔的端部还设有出线孔。转动导轨41的铰链孔与第二铰链15连接，第一摇杆43的第一端与第三铰链16连接，导杆42的第二端、第一摇杆43的第二端、第二摇杆44的第一端共线铰接连接。由于导杆42与转动导轨41组成的转动臂可以伸长和收缩，这样，导杆42、第一摇杆43、第二摇杆44均可以转动，天线展开机构4便形成了双转动导杆机构。

具体地，导杆42由圆形滑块和拉杆组成，圆形滑块在转动导轨41的圆形套筒导轨中移动，拉杆的一端与圆形滑块连接，另一端与第一摇杆43、第二摇杆44铰接连接。转动导轨41的圆形套筒导轨上设有锁紧机构，这样在天线肋3展开到位后，导杆42被锁紧机构锁紧，以稳定天线反射面。

如图5所示，天线肋3包括肋体31、固定连杆32，肋体31整体为抛物面形状，固定连杆32位于肋体31的凸侧并与肋体31固定连接。肋体31的一端设有铰链孔，并与第一铰链14连接；固定连杆32的端部也设有铰链孔，并与第二摇杆44的端部铰接连接。具体地，肋体31的凹侧背离固定底盘11，即肋体31的抛物面开口方向背离固定底盘11。与同一组天线展开机构4、天线肋3连接的第一铰链14、第二铰链15、第三铰链16共面。

天线肋3由多组肋体31和固定连杆32组成，肋体31沿着套筒13的周向分布，形成伞状结构。肋体31、天线展开机构4以及第一铰链14的数量相同。肋体31的凹侧表面设有丝网孔，用于与丝网反射面10缝合连接。

如图2和图3所示，波导11位于天线的中心，波导11穿过移动底盘63和固定底盘11，底部与天线收纳筒体2的底壁固定连接，上部位于套筒13内。当天线展开时，馈源喇叭8沿着波导11移动。

如图6所示，天线展开拉锁装置5包括拉绳51、定滑轮组52、移动盘53，移动盘53套设在波导11上，并位于移动底盘63与天线收纳筒体2的底壁之间；定滑轮组52固设在移动底盘63上；拉绳51的第一端穿过转动导轨41的出线孔并与导杆42的第一端连接，拉绳51的第二端绕过定滑轮组52与移动盘53连接，定滑轮组52用于保护和支撑拉绳51。

天线收纳筒体2的内壁沿着长度方向设有导轨槽，移动盘53上设有与导轨槽相匹配的凸起，使移动盘53沿着导轨槽移动。导轨槽的长度小于天线收纳筒体2的高度，这样导轨槽对移动盘53起到限位作用。移动盘53上固定有一圈拉绳51，在移动盘53沿着导轨槽移动，当移动盘53上升到限位处时，移动盘53无法继续上升，而在移动底盘63的带动下天线整体继续推出，则移动盘53拉动拉绳51，拉绳51再拉动导杆42，使天线展开机构4整体转动，天线肋3撑开。

天线展开拉锁装置5利用了天线升降装置6的动力源，将天线上升动力转化为了拉绳51的拉力；当移动盘53运动到限位处时，通过控制电机64的转速来控制天线展开速度。电机64不仅为天线升降提供了动力，而且为天线展开提供了动力，减少了动力源，使整体结构更紧凑。

如图8所示，在本发明的其他实施例中，还设有天线压紧释放装置7，天线压紧释放装置7由紧固绷带和热刀组成，天线收拢时，紧固绷带束在天线肋3的周向，天线准备展开时，热刀切断紧固绷带，释放天线肋3。

如图1和图2所示，馈源喇叭8与天线底座1同轴线固定连接，副反射面9通过支架固定在馈源喇叭8上方。

本实施例的天线展开机构4与天线底座1、天线肋3，构成两个转动导杆机构来控制天线肋3的展开；天线展开拉锁装置5通过拉绳51拉动天线展开机构4的导杆42，带动天线肋3展开；天线升降装置6控制天线伸出天线收纳筒体2并为天线肋3展开提供动力源。本实施例通过天线肋背面天线展开机构4和天线展开拉锁装置5相结合，实现了天线肋3的同步展开。

本发明的星载卡塞格伦式网状可展开天线，解决了单抛面天线效率低、结构不够紧凑、展开时同步性较差、展开肋驱动机构复杂的问题，具有展开同步性好、收拢体积小、结构简单和冲击力小的优点，可从天线背面控制天线面展开，对天线视场无干扰，满足天线高精度的要求。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，其特征在于，包括天线底座、天线收纳筒体、天线肋、天线展开机构、天线展开拉锁装置、天线升降装置、丝网反射面、馈源喇叭、副反射面，所述天线升降装置被配置为沿着所述天线收纳筒体移动，所述天线底座与所述天线升降装置连接，所述天线展开机构与所述天线底座可转动地连接，所述天线展开拉锁装置与所述天线展开机构连接，所述天线肋分别与所述天线底座、所述天线展开机构可转动地连接，所述丝网反射面设在所述天线肋上，所述馈源喇叭与所述天线底座连接，所述副反射面设在所述馈源喇叭上，所述天线具有展开和收拢状态，所述天线处于所述收拢状态时，所述天线底座、天线展开机构、天线肋、天线展开拉锁装置、丝网反射面、馈源喇叭、副反射面收纳于所述天线收纳筒体内。

2.根据权利要求1所述的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，其特征在于，所述天线升降装置包括滚珠丝杆、丝杆螺母、移动底盘、电机，所述滚珠丝杆与所述天线收纳筒体的长度方向平行，所述滚珠丝杆的两端与所述天线收纳筒体可转动地连接，所述丝杆螺母设在所述滚珠丝杆上，所述移动底盘套设在所述滚珠丝杆上并与所述丝杆螺母连接，所述电机的输出端与所述滚珠丝杆连接。

3.根据权利要求2所述的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，其特征在于，所述天线底座包括固定底盘、套筒，所述套筒与所述固定底盘连接，所述套筒上设有天线肋安装座，所述天线肋安装座上设有第一铰链，所述固定底盘上靠近所述套筒处设有第二铰链，所述固定底盘上靠近边缘处设有第三铰链，所述固定底盘与所述移动底盘连接。

4.根据权利要求3所述的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，其特征在于，所述天线展开机构包括转动导轨、导杆、第一摇杆、第二摇杆，所述转动导轨包括圆形套筒导轨和铰链孔，所述转动导轨通过所述铰链孔与所述第二铰链连接，所述导杆的第一端设于所述圆形套筒导轨内形成移动副，所述第一摇杆的第一端与所述第三铰链连接，所述导杆的第二端、所述第一摇杆的第二端、所述第二摇杆的第一端同轴线可转动地连接。

5.根据权利要求4所述的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，其特征在于，所述天线肋包括肋体和固定连杆，所述肋体为抛面形状，所述固定连杆与所述肋体的凸侧连接，所述肋体的一端与所述第一铰链连接，所述固定连杆的端部与所述第二摇杆的第二端可转动地连接。

6.根据权利要求5所述的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，其特征在于，所述肋体的凹侧设有丝网孔，所述丝网反射面与所述丝网孔缝合连接。

7.根据权利要求6所述的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，其特征在于，还包括波导，所述波导沿所述天线收纳筒体、所述天线底座的中心设置，所述馈源喇叭沿着所述波导移动。

8.根据权利要求7所述的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，其特征在于，所述天线展开拉锁装置包括拉绳、定滑轮组、移动盘，所述移动盘套设在所述波导上，所述移动盘位于所述移动底盘远离所述固定底盘的一侧，所述定滑轮组设在所述移动底盘上，所述拉绳分别与所述移动盘、所述导杆的第一端连接。

9.根据权利要求8所述的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，其特征在于，所述天线收纳筒体的内部沿所述天线收纳筒体的长度方向设有导轨槽，所述移动盘与所述导轨槽相配合。

10.根据权利要求6所述的星载卡塞格伦伞式网状可展开天线，其特征在于，还包括天线压紧释放装置，所述天线压紧释放装置包括紧固绷带和热刀，所述天线处于收拢状态时，所述紧固绷带紧固所述肋体，所述热刀被配置为切断所述紧固绷带。

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