一種環形天線展開結構的製作方法
2023-08-10 19:24:41 2
一種環形天線展開結構的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種環形天線展開結構，為一個由多個結構完全相同的平行四邊形單元（1）通過鉸鏈連接成的封閉多邊形環；每個平行四邊形單元（1）包括兩根豎杆（2）、一根斜杆（3）、一根上端橫杆（4）和一根下端橫杆（5），相鄰兩個平行四邊形單元（1）共用一根豎杆（2）。本發明在各杆件的鉸鏈處將豎杆和斜杆布局在同一層上、上端橫杆和下端橫杆布局在同一層上，實現杆件在環形天線徑向方向上的多層重疊，通過各杆件的分層布局安裝，有效地縮小了環形天線展開結構的收攏直徑，同時，由於布局時杆件在同一層內不發生重疊，保證了豎杆、斜杆、上端橫杆和下端橫杆都處於豎直自由無應力狀態，保證了天線收攏後結構的可靠性。
【專利說明】一種環形天線展開結構
【技術領域】
[0001]本發明屬於衛星天線【技術領域】，特別涉及一種星載環形天線結構。
【背景技術】
[0002]環形天線展開結構是其收攏與展開的運動部件，同樣也決定了環形天線收攏與展開尺寸，一定程度上會影響到衛星的輕量化和小型化。目前的環形天線展開結構，是多個結構完全相同的平行四邊形單元I通過夾角12°的鉸鏈連接成的一個封閉的多邊形環，如圖1所示。每個平行四邊形單元I由豎杆2、斜杆3、上端橫杆4和下端橫杆5組成，如圖2所示。環形天線的收攏直徑是環形天線結構設計的重要指標，縮小環形天線收攏直徑一直是環形天線結構設計的重要內容。
[0003]美國Northrop Grumman公司將12米AM (Astromesh)環形天線改進為AM-1環形天線，是通過縮小杆件之間間隙的方法縮小環形天線的收攏直徑。國內進行環形天線研究，縮小環形天線收攏直徑的方法同樣也是通過縮小杆件之間的間隙。
[0004]然而，從圖3可以看到，在每個平行四邊形單元I的豎杆2與兩根下端橫杆5 (或者上端橫杆4)相交處的三點鉸鏈6，3根杆件位於同一平面內；圖4中，豎杆2與兩根斜杆
3、兩根上端橫杆4 (或者下端橫杆5)相交形成的五點鉸鏈7，同一個平行四邊形單元的豎杆2、斜杆3和上端橫杆4 (或者下端橫杆5)位於同一平面內。因此，一方面，當天線收攏、縮小杆件之間間隙時，則上端橫杆和下端橫杆切向投影重疊，斜杆在環形天線收攏狀態處於S型彎曲應力狀態，會導致環形天線的斜杆在環形天線收攏狀態發生變形處於S型受應力狀態，如圖5所示，在發射載荷的作用下容易發生結構破壞。另一方面，天線收攏後的直徑縮小的不夠。如圖6所示，為由30個平行四邊形單元組成的天線收攏後的剖視圖，其內徑961mm、外徑1027mm,收攏後的天線直徑縮小的較小。
【發明內容】
[0005]本發明的技術解決問題是，克服現有技術的不足，提供一種能大幅縮小環形天線收攏直徑，且可靠性高的環形天線展開結構。
[0006]本發明的技術解決方案是，一種環形天線展開結構，為一個由多個結構完全相同的平行四邊形單元通過鉸鏈連接成的封閉多邊形環，其特徵在於:每個平行四邊形單元包括兩根豎杆、一根斜杆、一根上端橫杆和一根下端橫杆，相鄰兩個平行四邊形單元共用一根豎杆，其特徵在於:在豎杆與兩根橫杆相交的三點鉸鏈處，豎杆與橫杆在水平方向上錯位布局，豎杆在內層，兩根橫杆在外層；在豎杆與兩根斜杆、兩根橫杆相交形成的五點鉸鏈處，豎杆和兩根斜杆位於內層，兩根橫杆位於外層。
[0007]本發明與現有技術相比的有益效果:
[0008]1.本發明的技術方案，將環形天線平行四邊單元豎杆、斜杆和上端橫杆、下端橫杆分層布局安裝，使豎杆和斜杆布局在同一層上、上端橫杆和下端橫杆布局在同一層上，實現杆件在環形天線徑向方向上的多層重疊，改變了簡單依靠縮小杆件之間間隙縮小收攏直徑的方法，有效地縮小了環形天線的收攏直徑。經測試，將該方法應用到現有環形天線中，能夠有效縮小環形天線收攏直徑34%。
[0009]2.通過本發明的結構設計，使杆件布局時杆件在同一層內不發生重疊，保證豎杆、斜杆、上端橫杆和下端橫杆都處於豎直自由無應力狀態，保證了天線收攏後結構的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為現有環形天線展開示意圖；
[0011]圖2為平行四邊形單元示意圖；
[0012]圖3為現有技術的平行四邊形單元中三點鉸鏈示意圖；
[0013]圖4為現有技術的平行四邊形單元中五點鉸鏈示意圖；
[0014]圖5為不分層天線杆件收攏時隙斜杆S型狀態示意圖；
[0015]圖6為不分層天線杆件收攏時的剖視圖；
[0016]圖7為本發明的平行四邊形單元中三點鉸鏈示意圖；
[0017]圖8為本發明的平行四邊形單元中五點鉸鏈示意圖；
[0018]圖9為本發明天線杆件收攏時的剖視圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0020]本發明的一種環形天線展開結構，為一個由多個結構完全相同的平行四邊形單元I通過鉸鏈連接成的封閉多邊形環，每個平行形單元的兩根豎杆(2)、一根斜杆(3)、一根上端橫杆(4)和一根下端橫杆(5)分層布局安裝，縮小環形天線展開結構的收攏尺寸；每個平行四邊形單元I包括兩根豎杆2、一根斜杆3、一根上端橫杆4和一根下端橫杆5，相鄰兩個平行四邊形單元I共用一根豎杆2 ;在豎杆2與兩根橫杆相交的三點鉸鏈6處，豎杆2與橫杆在水平方向上錯位布局，豎杆2在內層，兩根橫杆在外層；在豎杆2與兩根斜杆3、兩根橫杆相交形成的五點鉸鏈7處，豎杆2和兩根斜杆3位於內層，兩根橫杆位於外層。
[0021]圖7為本發明的平行四邊形單元I中三點鉸鏈6的示意圖，圖8為本發明的平行四邊形單元I中五點鉸鏈7的示意圖。可以看出，環形天線平行形單元I的豎杆2、斜杆3、上端橫杆4和下端橫杆5分外層和內層兩層布局安裝。四邊形單元的豎杆2和斜杆3布局在同一層上，並使其位於內層；上端橫杆4和下端橫杆5布局在同一層上,並使其位於外層。
[0022]當天線收攏狀態時，豎杆2和斜杆3在內層上不發生重疊，上端橫杆4和下端橫杆5在外層上也不發生重疊，保證了豎杆2、斜杆3、上端橫杆4和下端橫杆5都處於豎直自由無應力狀態，實現了四邊形單元的豎杆2、斜杆3、上端橫杆4和下端橫杆5在環形天線徑向方向上的多層重疊。
[0023]通過採用本發明的方法，平行四邊形單元I的豎杆2、斜杆3和上端橫杆4、下端橫杆5位於不同層上。採用與圖6中天線同樣的杆件尺寸，以由30個平行四邊形單元組成的天線為例，其收攏後內徑560.4mm、外徑675.7mm，可以有效地縮小環形天線的收攏直徑34%，如圖9所示。同時，消除了縮小杆件間隙引起斜杆3處於S型應力狀態，所有杆件都處於豎直自由無應力狀態。
[0024]當然，杆件分三層或者更多層布局安裝等對本發明的各組成部件、位置關係及連接方式在不改變其功能的情況下，進行的等效變換或替代，也落入本發明的保護範圍。
[0025]本發明未詳細描述內容為本領域技術人員公知技術。
【權利要求】
1.一種環形天線展開結構，為一個由多個結構完全相同的平行四邊形單元(I)通過鉸鏈連接成的封閉多邊形環，其特徵在於:每個平行四邊形單元(I)包括兩根豎杆(2)、一根斜杆(3)、一根上端橫杆(4)和一根下端橫杆(5)，相鄰兩個平行四邊形單元(I)共用一根豎杆(2)，其特徵在於:在豎杆(2)與兩根橫杆相交的三點鉸鏈(6)處，豎杆(2)與橫杆在水平方向上錯位布局，豎杆(2)在內層，兩根橫杆在外層；在豎杆(2)與兩根斜杆(3)、兩根橫杆相交形成的五點鉸鏈(7)處，豎杆(2)和兩根斜杆(3)位於內層，兩根橫杆位於外層。
【文檔編號】H01Q7/02GK103490165SQ201310446202
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】馮濤, 王波, 馬小飛, 華嶽, 段浩, 劉路 申請人:西安空間無線電技術研究所