CN201038320Y - 用于太空中的接收天线 - Google Patents

Abstract

一种用于太空中的接收天线，它包括：一用于接收信号的主反射面，一位于主反射面上方用于接收来自主反射面反射信号的副反射面，至少三根用于固定副反射面的副反射面定位索；用以支撑主反射面的至少三根充气主臂，一用来固定副反射面定位索顶部充气环，用以支撑顶部充气环的至少三个充气稳定支架，使主反射面成为规整凹曲面的至少一个充气次臂环，通过与充气主臂相连接的输气导管对由管内可充放气体可折叠软管构成的充气主臂、充气稳定支架、顶部充气环以及充气次臂环进行充放气体。天线的体积可以折叠和收缩到最小，重量较轻，天线的口径可以做到最大，灵敏度可以达到所期望的值。

Description

用于太空中的接收天线

技术领域

本实用新型涉及一种接收天线，特别涉及一种用于太空中的接收天线。

背景技术

望远镜的工作能力由灵敏度与分辨率决定，用在太空中的望远镜由于太阳、地面等的射电辐射很低，所以，射电望远镜可以全天候工作，且受天气的影响很小。但相对于光学望远镜而言，单个射电望远镜的分辨率很低(分辨率与望远镜的口径成正比，与观测波长成反比，射电望远镜的波长远大于光学望远镜)。射电望远镜为了提高分辨率，采取综合口径射电望远镜，工作原理是将不同地点的多个望远镜天线接收的信号进行干涉，其结果是各个望远镜之间的距离就等同于望远镜的口径。这套技术称之为：甚长基线干涉(英文简称：VLBI)，所以望远镜之间的距离越远(也就是基线越长)，VLBI的分辨率就越高，分辨率越高也就意味着将远处的物体看得越清晰。将VLBI技术用于探月工程中的定轨，基线越长定轨就越精确。

但地球的直径是有限的，即在地球上VLBI的基线不能超过地球的直径。所以世界很多国家提出了将射电望远镜的接收天线放置在太空，称之为：空间VLBI技术(英文简称：VSOP)。这样可使VLBI的基线突破地球本身的限制，基线可远远大于地球的直径。由于基线的显著增大，空间-地面联合观测的分辨率是地面望远镜组分辨率的3倍以上，其中南北向的分辨率提高了七倍以上。可见VSOP在分辨率上的优势是非常明显的，将来随着技术的不断成熟与基线不断增大，VSOP将有着很广阔发展前景。注意到VLBI观测的两大要点：分辨率和灵敏度，而天线的口径决定了望远镜的灵敏度(灵敏度跟口径的平方成正比)，口径越大，相同时间内接收到的信号就越多，就能接收更远更弱的信号。不难理解提高空间射电望远镜口径(接收面积)的必要性。由于各种技术原因，特别是发射火箭时受到体积与重量的限制，望远镜天线的口径始终难以增加，也就是说，空中射电望远镜目前只是能实现增长基线提高分辨率这一个优势，对增大口径提高灵敏度目前暂无有效办法。而且，目前VSOP天线的技术方案几乎都是采用金属作为天线的支撑骨架，金属优点是硬度强，但缺点是质量大，且体积不能任意收缩。所以当天线折叠收缩后体积依然较大，而火箭载货舱的体积非常有限。因此在普通火箭的发射条件下，金属骨架的VSOP天线的口径很难突破15米这个瓶颈。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述已有的接收天线所存在的不易折叠、不便收缩，接收口径较小，而天线体积较大和重量较重等问题，提供一种用于太空中的接收天线，能够完全解决上述所存在的问题。

为了达到上述的目的，所采用的技术方案是：提供的用于太空中的接收天线，它包括：

一用于接收信号(电磁波信号)的主反射面；一位于主反射面上方用于接收来自主反射面反射信号的副反射面；至少三根用于固定副反射面的副反射面定位索以及一固定底座；

至少三根充气主臂，是由管内可以充放气体的可折叠的软管构成，它的一端连接在固定底座上，另一端连接在主反射面的外缘上，用以支撑主反射面；

一顶部充气环，是由管内可以充放气体的可折叠的软管构成，用来固定副反射面定位索；

至少三个充气稳定支架，是一种内部可充放气体的软囊，一端连接在充气主臂上，另一端连接在顶部充气环上，用以支撑顶部充气环；

至少一个充气次臂环，是由管内可以充放气体的可折叠的软管构成，与充气主臂相连接，贴附在主反射面的背面，使主反射面成为规整的凹曲面，多于一个充气次臂环时，环的直径不相等；

一输气导管，它穿过固定底座与充气主臂相连接，通过该输气导管对充气主臂、充气稳定支架、顶部充气环以及充气次臂环进行充放气体。

本实用新型的有益效果显著。

一，如上述本实用新型的接收天线，因为包括的充气主臂、充气次臂环、顶部充气环和充气稳定支架都是由可折叠和可充放气体的软管构成，所以天线的体积可以折叠和收缩到最小，重量较轻，天线的口径可以做到最大，灵敏度可以达到所期望的值。用在火箭发射体积上，或用在空间射电望远镜上，可比上述已有技术中用在空间射电望远镜上的金属骨架的接收天线的口径至少大几倍，口径扩大的直接结果就是天线的灵敏度大大的提高；

二，本实用新型的接收天线，由于充气主臂、充气次臂环、顶部充气环和充气稳定支架在向太空发射的过程中，可收缩成紧凑的最小体积，当然比金属骨架的抗震性也更好；

三，本实用新型的接收天线，由于重量较轻，在太空中更容易变换方向；

四，在太空中昼夜温差很大，对于较长的金属骨架其温度形变无法控制与调节，而本实用新型的接收天线可以通过控制内部充气的气压来自动调整温度所引起的形变；

五，本实用新型的接收天线同样适用于通讯，由于本实用新型接收天线的口径可以做得较大，甚至做到巨大，因此灵敏度可以很高，这样对地面信号发射机的发射功率就要求低，可以大大降低地面设备的能耗，同时使通讯质量更好；

六，世界各航空强国与经济强国都有登月计划，将会在月球上建立各种通讯与天文观测台站。中国计划在2017年登月，由于月球上没有大气层，就没有风的影响，重力也只有地球的六分之一。本实用新型的接收天线将来在月球上会更方便使用以及更方便建立这种充气式台站，其造价也会大大低于常规台站。

附图说明

图1是本实用新型接收天线的一实施例的立体示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2中A-A面的剖视图；

图4是图3中的B处放大图；

图5图1底侧的立体示意图；

图6是图5的仰视图；

图7是本实用新型接收天线的工作原理示意图；

图8是本实用新型接收天线的另一实施例的立体示意图；

图9图8的俯视图；

图10是图9中C-C面的剖视图；

图11是图8拿掉防护外套的立体示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型接收天线的结构特征作进一步地说明。

图1、图2、图3、图4、图5、图6是本实用新型用于太空中接收天线的一实施例的示意图，如上述的图1、2、3、4、5、6所示，它包括：

一用于接收信号的主反射面1；

一位于主反射面1上方用于接收来自主反射面反射信号的副反射面2；一用于固定整体天线的固定底座8；

至少三根用于固定副反射面的副反射面定位索3；

至少三根充气主臂6，是由管内可以充放气体的可折叠的软管构成，它的一端连接在固定底座8上，另一端连接在主反射面1的外缘上。在本实施例中，主反射面1的外缘上设置有一充气次臂环7，则充气主臂6的这一端就连接在该充气次臂环上，用以支撑主反射面1。在本实施例中，充气主臂6设置有9根(图5、6所示)；

一顶部充气环4，是由管内可以充放气体的可折叠的软管构成，用来固定副反射面定位索3；

至少三个充气稳定支架，是一种内部可充放气体的软囊，一端连接在充气主臂6上，另一端连接在顶部充气环4上，用以支撑顶部充气环4，在本实施例中，设置有三个充气稳定支架；

至少一个充气次臂环7，是由管内可以充放气体的可折叠的软管构成，与充气主臂6相连接，贴附在主反射面1的背面，使主反射面1成为规整的凹曲面。在本实施例中，设置有6个直径不相等的充气次臂环7，均匀地贴附在主反射面1的背面，使主反射面1的凹曲面呈规整的倒放着的伞形。

所述的充气主臂6内置有备用充气内胆10。与充气主臂6相连的输气导管9连接有用于启动备用充气内胆10的充气交换阀11(图4所示)。

所述的顶部充气环4内设置有备用充气内胆。

所述的充气次臂环7内设置有备用充气内胆。

所述的充气稳定支架5内设置有备用充气内胆。

如上所述，在充气主臂6、充气稳定支架、顶部充气环4以及充气次臂环7的内部均置有备用充气内胆，一旦它们破裂或漏气，就可以使用备用充气内胆，不至于需要更换整个天线。

图7是本实用新型接收天线接收信号的线路示意图，也是该天线的工作原理：当信号(电磁波)D射向主反射面1后，主反射面1将其信号D反射到副反射面2上，副反射面2将信号D反射聚焦到接收面12上。置于接收面12上的检测仪器就可以显示所接收到的信号。由此工作原理图可以充分地说明主反射面的张角越大，天线接收的信号就越大，灵敏度就越高。本实用新型的接收天线由于体积可收缩得最小，体积也最轻，所以主反射面可以做得很大，则其张角可以做到最大，灵敏度也就会很高。

图8、9、1 0、11是本实用新型接收天线得另一个实施例，如图8、9、10、11所示，所有的结构均与上一个实施例相同，只是有两点不同，一是在天线的外面套有一防护外套13，它是由包裹在天线侧面与底面的外皮所构成的筒套(图10所示)。用以阻止各种不必要的辐射(如宇宙中各种的辐射射线等)。第二点是在充气主臂6与充气次臂环7之间置放一悬索14，用于进一步支撑和调整主反射面1的形体。悬索14是由经线1401和纬线1402构成的线网，如图10、11所示。

Claims (10)

1.一种用于太空中的接收天线，它包括：一用于接收信号的主反射面，一位于主反射面上方用于接收来自主反射面反射信号的副反射面，至少三根用于固定副反射面的副反射面定位索以及一固定底座；

其特征在于包括：

至少三根充气主臂，是由管内可以充放气体的可折叠的软管构成，它的一端连接在固定底座上，另一端连接在主反射面的外缘上，用以支撑主反射面；

一顶部充气环，是由管内可以充放气体的可折叠的软管构成，用来固定副反射面定位索；

至少三个充气稳定支架，是一种内部可充放气体的软囊，一端连接在充气主臂上，另一端连接在顶部充气环上，用以支撑顶部充气环；

至少一个充气次臂环，是由管内可以充放气体的可折叠的软管构成，与充气主臂相连接，贴附在主反射面的背面，使主反射面成为规整的凹曲面，多于一个充气次臂环时，环的直径不相等；

一输气导管，它穿过固定底座与充气主臂相连接，通过该输气导管对充气主臂、充气稳定支架、顶部充气环以及充气次臂环进行充放气体。

2.根据权利要求1所述的用于太空中的接收天线，其特征在于：所述的与输气导管相连接的充气主臂中置有备用充气内胆。

3.根据权利要求2所述的用于太空中的接收天线，其特征在于：与充气主臂相连的输气导管连接有用于启动备用充气内胆的充气交换阀。

4.根据权利要求1所述的用于太空中的接收天线，其特征在于：所述的顶部充气环内设置有备用充气内胆。

5.如权利要求1所述的用于太空中的接收天线，其特征在于：所述的充气次臂环内设置有备用充气内胆。

6.如权利要求1所述的用于太空中的接收天线，其特征在于：所述的充气稳定支架内设置有备用充气内胆。

7.如权利要求1所述的用于太空中的接收天线，其特征在于：如权利要求1所述的接收天线还包括用来支撑和调整主反射面形体的位于充气主臂与充气次臂环之间的悬索。

8.如权利要求7所述的用于太空中的接收天线，其特征在于：所述的悬索是一由经线和纬线构成的线网。

9.如权利要求1所述的用于太空中的接收天线，其特征在于：如权利要求1所述的接收天线还包括一防护外套。

10.如权利要求9所述的用于太空中的接收天线，其特征在于：所述的防护外套是由包裹在天线侧面与底面的外皮所构成的筒套。

Images