大型可展開固面天線的制作方法

本發明涉及通信領域，特別地，涉及一種大型可展開固面天線。

背景技術：

近年來，我國的航天事業迅速發展，實施了載人航天、月球探測計劃以及新型運載火箭等一系列重大航天科技工程，而所有這些工程都與天線有著密不可分的關系。天線作為一種向空間輻射或從空間接受電磁波的裝置，是宇航設備的通信系統的必不可少的一部分。隨著傳輸信息量的增大，對具有大容量、大功率、多譜段等特點的天線的需求變得越來越迫切，這必然要以增大天線口徑、提高天線精度為前提。由于受航天運載工具整流罩容積的限制，衛星發射時天線必須收攏起來收藏于衛星罩內。當衛星入軌后，天線再靠自帶的動力源自動展開，這就是所謂的可展開/收攏天線。可展開天線目前已廣泛應用于雷達、偵查、對地觀測、深空探測等領域。

隨著科技的發展，大口徑、高精度、輕質量的可展開天線正成為可展開天線的發展趨勢。作為可展開天線中一個重要的分支，固體反射面可展開天線具有工作頻率高、形面精度高等優點。但現有的該類天線一般都有質量大、結構復雜、精度不穩定等缺陷，并且大多需用電機驅動。

因此，相關技術中的可展開天線質量大、結構復雜、精度不穩定，是一個亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明提供了一種大型可展開固面天線，以解決相關技術中的可展開天線質量大、結構復雜、精度不穩定的技術問題。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種大型可展開固面天線，包括用于展開到位后組合成天線主反射面的多個主反天線、用于支撐多個主反天線的主反支撐組件、用于控制多個主反天線展開及收攏狀態切換的主反天線展開組件、用于展開到位后組合成天線副反射面的多個副反天線、用于支撐多個副反天線的副反支撐組件、以及用于控制多個副反天線展開及收攏狀態切換的副反天線展開組件，多個主反天線和多個副反天線用于展開到位后共同組成完整的天線反射面。

進一步地，主反天線包括中心主反天線、及設置在中心主反天線兩側的主反左瓣天線和主反右瓣天線，中心主反天線、主反左瓣天線及主反右瓣天線用于展開到位后組合成天線主反射面，主反天線展開組件上設置有第一旋轉機構，第一旋轉機構分別與主反左瓣天線和主反右瓣天線相連，用于分別帶動主反左瓣天線和主反右瓣天線旋轉以展開或收攏主反天線。

進一步地，第一旋轉機構包括第一旋轉組件和第二旋轉組件，第一旋轉組件連接在主反左瓣天線和主反支撐組件之間，用于帶動主反左瓣天線旋轉以展開或收攏主反左瓣天線；第二旋轉組件連接在主反右瓣天線和主反支撐組件之間，用于帶動主反右瓣天線旋轉以展開或收攏主反右瓣天線。

進一步地，第一旋轉組件包括第一主反伸展臂及與第一主反伸展臂相連的第一固定圓筒，第一主反伸展臂的一端與主反左瓣天線活動相連，第一主反伸展臂的另一端通過第一固定圓筒與主反支撐組件固定連接；第二旋轉組件包括第二主反伸展臂及與第二主反伸展臂相連的第二固定圓筒，第二主反伸展臂的一端與主反右瓣天線活動相連，第二主反伸展臂的另一端通過第二固定圓筒與主反支撐組件固定連接。

進一步地，第一主反伸展臂包括第一固定軸、套設于第一固定軸上的第一伸縮套管、以及與第一伸縮套管固定連接的第一旋轉頭，第一固定軸套設于第一固定圓筒內，第一旋轉頭與主反左瓣天線活動連接；第二主反伸展臂包括第二固定軸、套設于第二固定軸上的第二伸縮套管、以及與第二伸縮套管固定連接的第二旋轉頭，第二固定軸套設于第二固定圓筒內，第二旋轉頭與主反右瓣天線活動連接。

進一步地，副反天線包括設置在主反天線前側的第一副反天線及第二副反天線，副反支撐組件固定連接在第一副反天線和第二副反天線之間，副反天線展開組件上設置有第二旋轉機構，第二旋轉機構活動連接在主反支撐組件和副反支撐組件之間，用于帶動副反支撐組件旋轉以展開或收攏第一副反天線和第二副反天線。

進一步地，第二旋轉機構包括副反旋轉組件及用于帶動副反旋轉組件旋轉的副反伸展臂，副反旋轉組件的一端與主反支撐組件活動連接，副反旋轉組件的另一端與副反支撐組件活動連接，副反伸展臂的一端與主反支撐組件或中心主反天線活動連接，副反伸展臂的另一端與副反支撐組件活動連接。

進一步地，副反旋轉組件包括副反旋轉軸及設置在副反旋轉軸上用于帶動副反旋轉軸旋轉以展開或收攏第一副反天線和第二副反天線的扭轉收縮件，副反伸展臂包括副反連接桿、主反連接桿、及連接于副反連接桿和主反連接桿之間的主反旋轉軸。

進一步地，大型可展開固面天線還包括與主反天線展開組件和副反天線展開組件相連，用于在多個主反天線及多個副反天線展開狀態時鎖緊定位的限位鎖緊機構。

進一步地，限位鎖緊機構包括設置在第一主反伸展臂和第二主反伸展臂上用于在多個主反天線展開狀態時鎖緊定位的第一限位彈簧插銷、以及設置在副反伸展臂上用于在多個副反天線展開狀態時鎖緊定位的第二限位彈簧插銷。

本發明具有以下有益效果：

本發明提供的大型可展開固面天線，采用主反天線展開組件和副反天線展開組件，主反天線展開組件控制多個主反天線展開及收攏狀態切換，副反天線展開組件控制多個副反天線展開及收攏狀態切換。本發明提供的大型可展開固面天線，結構簡單，主反天線和副反天線可折疊壓縮、收納率小、重量小和成本低。

除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發明大型可展開固面天線優選實施例展開狀態時的立體結構示意圖；

圖2是本發明大型可展開固面天線優選實施例展開狀態時的平面結構示意圖；

圖3是本發明大型可展開固面天線優選實施例副反天線展開狀態時的立體結構示意圖；

圖4是本發明大型可展開固面天線優選實施例主反天線展開狀態時的立體結構示意圖；

圖5是本發明大型可展開固面天線優選實施例收攏狀態時的立體結構示意圖；

圖6是圖1中副反旋轉組件優選實施例收攏狀態時的立體結構示意圖；

圖7是圖1中副反伸展臂優選實施例的結構示意圖；

圖8是圖1中第一主反伸展臂優選實施例的結構示意圖；

圖9是圖8中第一伸縮套管在收攏狀態時的結構示意圖；

圖10是圖2的局部放大結構示意圖。

附圖標號說明：

10、主反天線；20、主反支撐組件；30、主反天線展開組件；40、副反天線；50、副反支撐組件；60、副反天線展開組件；11、中心主反天線；12、主反左瓣天線；13、主反右瓣天線；31、第一旋轉組件；32、第二旋轉組件；311、第一主反伸展臂；312、第一固定圓筒；321、第二主反伸展臂；322、第二固定圓筒；3111、第一固定軸；3112、第一伸縮套管；3113、第一旋轉頭；41、第一副反天線；42、第二副反天線；61、副反旋轉組件；62、副反伸展臂；611、副反旋轉軸；612、扭轉收縮件；621、副反連接桿；622、主反連接桿；623、主反旋轉軸；71、第一限位彈簧插銷；72、第二限位彈簧插銷；3114、壓縮彈簧；3115、扭轉彈簧；3116、收縮套管；3117、拉伸彈簧；111、中心連接座；121、左瓣連接座；131、右瓣連接座；31121、圓形管；31122、正六邊形管。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

參照圖1至圖3，本發明的優選實施例提供了一種大型可展開固面天線，包括用于展開到位后組合成天線主反射面的多個主反天線10、用于支撐多個主反天線10的主反支撐組件20、用于控制多個主反天線10展開及收攏狀態切換的主反天線展開組件30、用于展開到位后組合成天線副反射面的多個副反天線40、用于支撐多個副反天線40的副反支撐組件50、以及用于控制多個副反天線40展開及收攏狀態切換的副反天線展開組件60，多個主反天線10和多個副反天線40用于展開到位后共同組成完整的天線反射面。其中，在本實施例中，當大型可展開固面天線展開時，多個主反天線10和多個副反天線40呈設定間距離設置以確保多個主反天線10和多個副反天線40之間接收的信號的精確度；當大型可展開固面天線收攏時，多個副反天線40朝多個主反天線10方向靠擾。

本實施例提供的大型可展開固面天線，采用主反天線展開組件和副反天線展開組件，主反天線展開組件控制多個主反天線展開及收攏狀態切換，副反天線展開組件控制多個副反天線展開及收攏狀態切換，多個主反天線和多個副反天線展開到位后共同組成完整的天線反射面。本實施例提供的大型可展開固面天線，結構簡單，主反天線和副反天線可折疊壓縮、收納率小、重量小和成本低。

優選地，如圖1所示，本實施例提供的大型可展開固面天線，主反天線10包括中心主反天線11、及設置在中心主反天線11兩側的主反左瓣天線12和主反右瓣天線13，中心主反天線11、主反左瓣天線12及主反右瓣天線13用于展開到位后組合成天線主反射面，主反天線展開組件30設置有第一旋轉機構，第一旋轉機構分別與主反左瓣天線12和主反右瓣天線13相連，用于分別帶動主反左瓣天線12和主反右瓣天線13旋轉以展開或收攏主反天線10。主反支撐組件20采用桁架結構，與中心主反天線11連接在一起。副反支撐組件50采用桁架結構，與第一副反天線41和第二副反天線42連接在一起。在本實施例中，主反支撐組件20和副反支撐組件50采用碳纖維桁架結構，精度高、質量輕、收攏后相對尺寸較小。具體地，第一旋轉機構包括第一旋轉組件31和第二旋轉組件32，第一旋轉組件31連接在主反左瓣天線12和主反支撐組件20之間，用于帶動主反左瓣天線12旋轉以展開或收攏主反左瓣天線12；第二旋轉組件32連接在主反右瓣天線13和主反支撐組件20之間，用于帶動主反右瓣天線13旋轉以展開或收攏主反右瓣天線13。第一旋轉組件31包括第一主反伸展臂311及與第一主反伸展臂311相連的第一固定圓筒312，第一主反伸展臂311的一端與主反左瓣天線12活動相連，第一主反伸展臂311的另一端通過第一固定圓筒312與主反支撐組件20固定連接；第二旋轉組件32包括第二主反伸展臂321及與第二主反伸展臂321相連的第二固定圓筒322，第二主反伸展臂321的一端與主反右瓣天線13活動相連，第二主反伸展臂321的另一端通過第二固定圓筒322與主反支撐組件20固定連接。在本實施例中，中心主反天線11的背面設置有4個固定圓筒，固定圓筒以每2個為一組的方式同軸安裝。

可選地，請見圖8，本實施例提供的大型可展開固面天線，第一主反伸展臂311包括第一固定軸3111、套設于第一固定軸3111上的第一伸縮套管3112、以及與第一伸縮套管3112固定連接的第一旋轉頭3113，第一固定軸3111套設于第一固定圓筒312內，第一旋轉頭3113與主反左瓣天線12活動連接；第二主反伸展臂321包括第二固定軸、套設于第二固定軸上的第二伸縮套管、以及與第二伸縮套管固定連接的第二旋轉頭，第二固定軸套設于第二固定圓筒322內，第二旋轉頭與主反右瓣天線13活動連接。在本實施例中，主反伸展臂共有4個，每個主反伸展臂的一端均設置有固定軸，固定軸的截面采用正六邊形，固定軸固定連接在主反支撐組件20上，在固定軸的外圈設置有3節重疊的伸展管。如圖9所示，每個伸展套管由靠近固定軸設置的圓形管31121與遠離固定軸設置的正六邊形管31122組成。每個圓形管31121之間都設置有壓縮彈簧3114，為伸展套管的伸開提供動能。每個主反伸展臂的另一端均設置有旋轉頭。旋轉頭上設置有扭轉彈簧3115，為主反左瓣或主反右瓣的旋轉提供動能。正六邊形管31122的最外層套合1個收縮套管3116，收縮套管3116截面采用正六邊形，一端與旋轉頭連接，另一端通過1個拉伸彈簧3117與最外層圓形管31121連接，拉伸彈簧3117提供主反左瓣天線12或主反右瓣天線13內收的動能。每個主反伸展臂配合安裝于每個固定圓筒中。

可選地，請見圖1至圖6，本實施例提供的大型可展開固面天線，副反天線40包括設置在主反天線10前側的第一副反天線41及第二副反天線42，副反支撐組件50固定連接在第一副反天線41和第二副反天線42之間，副反天線展開組件60上設置有第二旋轉機構，第二旋轉機構活動連接在主反支撐組件20和副反支撐組件50之間，用于帶動副反支撐組件50旋轉以展開或收攏第一副反天線41和第二副反天線42。

進一步地，請見圖1至圖6，本實施例提供的大型可展開固面天線，第二旋轉機構包括副反旋轉組件61及用于帶動副反旋轉組件61旋轉的副反伸展臂62，副反旋轉組件61的一端與主反支撐組件20活動連接，副反旋轉組件61的另一端與副反支撐組件50活動連接，副反伸展臂62的一端與主反支撐組件20或中心主反天線11活動連接，副反伸展臂62的另一端與副反支撐組件50活動連接。具體地，副反旋轉組件61包括副反旋轉軸611及設置在副反旋轉軸611上用于帶動副反旋轉軸611旋轉以展開或收攏第一副反天線41和第二副反天線42的扭轉收縮件612，副反伸展臂62包括副反連接桿621、主反連接桿622、及連接于副反連接桿621和主反連接桿622之間的主反旋轉軸623。在本實施例中，扭轉收縮件612可采用扭轉彈簧，在此不做限定。副反伸展臂62分為安裝在下部的短副反伸展臂以及安裝在上部的長副反伸展臂。每個短副反伸展臂和長副反伸展臂均具有相同的結構，在此不再贅述。

優選地，如圖7和圖8所示，本實施例提供的大型可展開固面天線，還包括與主反天線展開組件30和副反天線展開組件60相連，用于在多個主反天線10及多個副反天線40展開狀態時鎖緊定位的限位鎖緊機構。具體地，限位鎖緊機構包括設置在第一主反伸展臂311和第二主反伸展臂321上用于在多個主反天線10展開狀態時鎖緊定位的第一限位彈簧插銷71、以及設置在副反伸展臂62上用于在多個副反天線40展開狀態時鎖緊定位的第二限位彈簧插銷72。在本實施例中，第一限位彈簧插銷71和第二限位彈簧插銷72共有24處，分別安裝于4處：1)、每個主反連接桿622上各安裝有1個，當副反連接桿621與主反連接桿622相對轉動到位后，限位彈簧插銷在里面彈簧的作用下向外彈出，與副反連接桿621上相對應的孔配合，限制副反連接桿621與主反連接桿622的相對轉動，從而達到鎖死定位的功能；2)、每個圓形管31121上各安裝一個，當圓形管31121向個伸出到位后，限制圓形管31121的相對滑動；3)、每個旋轉頭上各安裝有1個，當旋轉頭轉動到位后，限制旋轉頭的轉動；4)、每個收縮套管3116上各安裝有一個，當收縮套管3116滑動到位后，限制收縮套管3116的相對滑動。

本實施例提供的大型可展開固面天線，中心主反天線11、主反左瓣天線12、主反右瓣天線13、第一副反天線41、第二副反天線42均采用碳纖維復合增強材料制成，為“碳纖維蒙皮+碳纖維蜂窩”夾芯結構。如圖10所示，在本實施例中，在中心主反天線11的背面兩側邊處共設置有8個中心連接座111，在主反左瓣天線12和主反右瓣天線13側邊與中心連接座111相對應位置分別設置有左瓣連接座121和右瓣連接座131，當主反左瓣天線12和主反右瓣天線13展開到位后，左瓣連接座121和右瓣連接座131配合在一起。另外，在本實施例中，主反支撐組件20與副反支撐組件50采用碳纖維復合增強材料制成，且具有薄壁箱型截面。本實施例提供的大型可展開固面天線，通過連接座的方式展開到位，穩定性高。

本實施例提供的大型可展開固面天線，通過火工品進行觸發，并按如下4步進行展開：

1)、在扭轉收縮件612的驅動下，副反支撐組件50帶動第一副反天線41與第二副反天線42繞副反旋轉軸611進行旋轉，同時帶動副反伸展臂62展開，到位后限位彈簧插銷將其鎖死定位；

2)、在壓縮彈簧3114的驅動下，主反伸展臂的伸展套管向外彈出，進行相對滑動，帶動主反左瓣天線12與主反右瓣天線13伸出，到位后限位彈簧插銷將其鎖死定位；

3)、在扭轉彈簧3115的驅動下，主反伸展臂的旋轉頭進行旋轉，帶動主反左瓣天線12與主反右瓣天線13旋轉，到位后限位彈簧插銷將其鎖死定位；

4)、在拉伸彈簧3117的驅動下，主反伸展臂的收縮套管23向內進行滑動，帶動主反左瓣天線12與主反右瓣天線13向內收，到位后限位彈簧插銷鎖死。在展開過程中，主反伸展臂先外伸，給主反左瓣天線12和主反右瓣天線13留出旋轉空間，旋轉到位后，主反伸展臂再內收，使主反左瓣天線12、主反右瓣天線13和中心主反天線11組合成天線主反射面。

與現有可展開天線相比，本發明提供的大型可展開天線采用“碳纖維蒙皮+碳纖維蜂窩”夾芯結構的固面，且主反支撐組件與副反支撐組件均采用碳纖維桁架結構，精度高，質量輕，收攏后相對尺寸小；另外，本發明提供的可展開天線采用彈簧驅動，實現無源展開，具有結構簡單，高效的特點，更加利于使用。本發明可用于航天衛星通信系統中。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。