CN107768796A - 花瓣式可展开星载抛物面天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种花瓣式可展开星载抛物面天线，其包括中心面板、弧形面板、驱动盘、同步杆、驱动杆、支撑杆、基座、第一球铰副、第二球铰副等，中心面板固定在基座上，弧形面板位于中心面板的外侧，驱动盘安装在基座的上方，中心面板位于驱动盘的上方，驱动盘和同步杆之间通过第一球铰副连接，同步杆和驱动杆之间通过第四球铰副相连，支撑杆和驱动杆之间通过第二球铰副相连，支撑杆和弧形面板之间通过第三球铰副相连，驱动杆通过第一铰链副连接在基座，弧形面板通过第二铰链副连接至基座。本发明为星载大口径固面天线提供花瓣式收拢方案，使其适应运载包络；为花瓣式可展开固面天线一种展开方案；单一驱动方案需要配备的电机、控制器等硬件少，降低整体结构重量。

Description

花瓣式可展开星载抛物面天线
技术领域
本发明涉及一种星载天线领域，具体地，涉及一种花瓣式可展开星载抛物面天线。
背景技术
按照可展开天线反射面的组成形式可以将可展开天线分为三类：固体反射面可展开天线、充气式可展开天线和金属网面可展开天线。一般天线反射面的形面精度RMS值在范围1/00～1/25λ，其中λ是信号的波长。当信号频率达到50GHz时，RMS要求不低于0.06～0.24mm，充气式和金属网面可展开天线均难以达到该精度要求。固体反射面可展开天线，成为更高频天线的重要选择。为了实现更宽覆盖区域和更高发射和接收功率，需要配备大口径天线。但由于运载包络限制，整体式的固面天线的尺寸收到限制。
收拢状态，弧形面板收拢靠近中心面板，满足运载整流罩包络要求；入轨后，由驱动盘提供转动动力，展开机构将弧形面板同步展开至特定位置并保持锁定，最终与中心面板形成完整天线阵面。
花瓣式可展开固面天线的主要技术要求包括展开后口径、收拢包络、重量、强度、收拢、展开后频率以及可靠性等。收拢时，要求可展开天线能够克服发射阶段的力学环境，结构不受破坏；在轨时，能够实现天线的可靠地展开及保持展开状态下的频率要求；长期工作过程中，要求展开机构能承受恶劣的热学环境，保持展开精度，目前，国内没有这一发明满足上述描述，所以亟需一种新技术。
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花瓣式可展开星载抛物面天线，其为星载大口径固面天线提供花瓣式收拢方案，使其适应运载包络；为花瓣式可展开固面天线一种展开方案；单一驱动方案需要配备的电机、控制器等硬件少，降低整体结构重量；每块天线有一套展开机构支撑，整个结构刚度大；每块天线及其展开机构作为一个单元，便于模块化设计和生产。
根据本发明的一个方面，提供一种花瓣式可展开星载抛物面天线，其特征在于，其包括中心面板、弧形面板、驱动盘、同步杆、驱动杆、支撑杆、基座、第一球铰副、第二球铰副、第三球铰副、第四球铰副、第一铰链副、第二铰链副、第三铰链副，中心面板固定在基座上，弧形面板位于中心面板的外侧，驱动盘安装在基座的上方，中心面板位于驱动盘的上方，驱动盘和同步杆之间通过第一球铰副连接，同步杆和驱动杆之间通过第四球铰副相连，支撑杆和驱动杆之间通过第二球铰副相连，支撑杆和弧形面板之间通过第三球铰副相连，驱动杆通过第一铰链副连接至基座，弧形面板通过第二铰链副连接至基座。第二铰链副位于第一铰链副的上方，驱动盘位于第一铰链副的一侧，第三球铰副位于支撑杆的上方，弧形面板位于同步杆的上方，驱动盘、基座都与第三铰链副连接。
优选地，所述第一球铰副的中心位置以第三铰链副轴线为中心呈周向均布。
优选地，所述第三铰链副、弧形面板由电机进行驱动，实现运动唯一性和同步性。
优选地，所述驱动杆和支撑杆都为弧形面板提供机械支撑，提高花瓣天线的刚度。
优选地，所述第一铰链副的轴线与第三铰链副的轴线为中心呈周向均布，第一铰链副JM轴线方向与以第二铰链副轴线为中心的柱面呈周向相切。
优选地，所述第二铰链副的轴线位置与以第三铰链副的轴线为中心呈周向均布，第二铰链副的轴线方向与第三铰链副的轴线、以及第二铰链副的轴线与相应展开机构的第一铰链副的轴线均呈空间夹角，实现收拢过程中，花瓣天线之间借位、避免干涉。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明为星载大口径固面天线提供花瓣式收拢方案，使其适应运载包络；为花瓣式可展开固面天线一种展开方案；单一驱动方案需要配备的电机、控制器等硬件少，降低整体结构重量；每块天线有一套展开机构支撑，整个结构刚度大；每块天线及其展开机构作为一个单元，便于模块化设计和生产。
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(a)为本发明的俯视图。
图1(b)为本发明的正视图。
图2为本发明单块弧形面板的结构框图。
图3为本发明机构的完全收拢时状态示意图。
图4为本发明机构的完全展开时状态示意图。
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，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1至图2所示，本发明花瓣式可展开星载抛物面天线包括中心面板1、弧形面板2、驱动盘3、同步杆4、驱动杆5、支撑杆6、基座7、第一球铰副8、第二球铰副9、第三球铰副10、第四球铰副14、第一铰链副11、第二铰链副12、第三铰链副13，中心面板1固定在基座7上，弧形面板2位于中心面板1的外侧，驱动盘3安装在基座7的上方，中心面板1位于驱动盘3的上方，驱动盘3和同步杆4之间通过第一球铰副8连接，同步杆4和驱动杆5之间通过第四球铰副14相连，支撑杆6和驱动杆5之间通过第二球铰副9相连，支撑杆6和弧形面板2之间通过第三球铰副10相连，驱动杆5通过第一铰链副11连接至基座7，，弧形面板2通过第二铰链副12连接至基座7，第二铰链副12位于第一铰链副11的上方，驱动盘3位于第一铰链副11的一侧，第三球铰副10位于支撑杆6的上方，弧形面板2位于同步杆4的上方，驱动盘3、基座7都与第三铰链副13连接。
如图3至图4所示，本发明的工作原理如下：花瓣式可展开星载抛物面天线由固定的中心面板和若干周向辐射状布置的、可展开的弧形面板构成，每个弧形面板由一套展开机构支撑，每套展开机构是由两套空间四连杆机构串联构成，即基座-驱动盘-同步杆-驱动杆-基座，基座-驱动杆-支撑杆-弧形面板-基座，其中同步杆和支撑杆的两头均是球铰副，其他均是铰链副；展开机构之间是并联关系，由驱动盘提供运动和动力，保证各个花瓣天线运动唯一性；入轨后展开过程后，整个结构从收拢状态下逐渐到展开状态，入轨后，弧形面板与基座之间的约束解除；驱动电机转动，动力传递路径为：驱动盘-同步杆-驱动杆-支撑杆-弧形面板，使得每块弧形面板逐渐展开；弧形面板到达特定位置后，展开机构停止运动并保持锁定，中心面板和所有弧形面板形成完整的天线阵面；收拢状态，弧形面板类似花瓣一样簇拥于中心面板周围，使得整个天线满足运载包络要求；在轨展开时，每套展开机构将相应弧形面板展开至特定位置并保持锁定，所有弧形面板和中心面板形成完整的天线阵面；在展开状态下，驱动杆和支撑杆为弧形面板提供机械支撑，提高花瓣天线的刚度。
所述第一球铰副的中心位置以第三铰链副轴线为中心呈周向均布。
所述第三铰链副、弧形面板由电机进行驱动，实现运动唯一性和同步性。
所述第一铰链副的轴线与第三铰链副的轴线为中心呈周向均布，第一铰链副轴线方向与以第二铰链副轴线为中心的柱面呈周向相切。
所述第二铰链副的轴线位置与以第三铰链副的轴线为中心呈周向均布，第二铰链副的轴线方向与第三铰链副的轴线、以及第二铰链副的轴线与相应展开机构的第一铰链副的轴线均呈空间夹角，实现收拢过程中，花瓣天线之间借位、避免干涉。
综上所述，本发明为星载大口径固面天线提供花瓣式收拢方案，使其适应运载包络；为花瓣式可展开固面天线一种展开方案；单一驱动方案需要配备的电机、控制器等硬件少，降低整体结构重量；每块天线有一套展开机构支撑，整个结构刚度大；每块天线及其展开机构作为一个单元，便于模块化设计和生产。
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形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种花瓣式可展开星载抛物面天线，其特征在于，其包括中心面板、弧形面板、驱动盘、同步杆、驱动杆、支撑杆、基座、第一球铰副、第二球铰副、第三球铰副、第四球铰副、第一铰链副、第二铰链副、第三铰链副，中心面板固定在基座上，弧形面板位于中心面板的外侧，驱动盘安装在基座的上方，中心面板位于驱动盘的上方，驱动盘和同步杆之间通过第一球铰副连接，同步杆和驱动杆之间通过第四球铰副相连，支撑杆和驱动杆之间通过第二球铰副相连，支撑杆和弧形面板之间通过第三球铰副相连，驱动杆通过第一铰链副连接至基座，弧形面板通过第二铰链副连接至基座；第二铰链副位于第一铰链副的上方，驱动盘位于第一铰链副的一侧，第三球铰副位于支撑杆的上方，弧形面板位于同步杆的上方，驱动盘、基座都与第三铰链副连接。
2.根据权利要求1所述的花瓣式可展开星载抛物面天线，其特征在于，所述第一球铰副的中心位置以第三铰链副轴线为中心呈周向均布。
3.根据权利要求1所述的花瓣式可展开星载抛物面天线，其特征在于，所述第三铰链副、弧形面板由电机进行驱动，实现运动唯一性和同步性。
4.根据权利要求1所述的花瓣式可展开星载抛物面天线，其特征在于，所述驱动杆和支撑杆都为弧形面板提供机械支撑，提高花瓣天线的刚度。
5.根据权利要求1所述的花瓣式可展开星载抛物面天线，其特征在于，所述第一铰链副的轴线与第三铰链副的轴线为中心呈周向均布，第一铰链副轴线方向与以第二铰链副轴线为中心的柱面呈周向相切。
6.根据权利要求1所述的花瓣式可展开星载抛物面天线，其特征在于，所述第二铰链副的轴线位置与以第三铰链副的轴线为中心呈周向均布，第二铰链副的轴线方向与第三铰链副的轴线、以及第二铰链副的轴线与相应展开机构的第一铰链副的轴线均呈空间夹角，实现收拢过程中，花瓣天线之间借位、避免干涉。
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