用於太空中的接收天線的製作方法

2023-10-27 13:32:47 2

專利名稱：用於太空中的接收天線的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種接收天線，特別涉及一種用於太空中的接收天線。
背景技術：
望遠鏡的工作能力由靈敏度與解析度決定，用在太空中的望遠鏡由於 太陽、地面等的射電輻射很低，所以，射電望遠鏡可以全天候工作，且受 天氣的影響很小。但相對於光學望遠鏡而言，單個射電望遠鏡的解析度很 低(解析度與望遠鏡的口徑成正比，與觀測波長成反比，射電望遠鏡的波 長遠大於光學望遠鏡)。射電望遠鏡為了提高解析度，採取綜合口徑射電 望遠鏡，工作原理是將不同地點的多個望遠鏡天線接收的信號進行千涉， 其結果是各個望遠鏡之間的距離就等同於望遠鏡的口徑。這套技術稱之 為甚長基線幹涉(英文簡稱VLBI)，所以望遠鏡之間的距離越遠(也就是基線越長)，VLBI的解析度就越高，解析度越高也就意味著將遠處 的物體看得越清晰。將VLBI技術用於探月工程中的定軌，基線越長定軌 就越精確。但地球的直徑是有限的，即在地球上VLBI的基線不能超過地球的直 徑。所以世界很多國家提出了將射電望遠鏡的接收天線放置在太空，稱之 為空間VLBI技術(英文簡稱VSOP)。這樣可使VLBI的基線突破 地球本身的限制，基線可遠遠大於地球的直徑。由於基線的顯著增大，空 間-地面聯合觀測的解析度是地面望遠鏡組解析度的3倍以上，其中南北 向的解析度提高了七倍以上。可見VSOP在解析度上的優勢是非常明顯 的，將來隨著技術的不斷成熟與基線不斷增大，VSOP將有著很廣闊發展 前景。注意到VLBI觀測的兩大要點解析度和靈敏度，而天線的口徑決 定瞭望遠鏡的靈敏度(靈敏度跟口徑的平方成正比)，口徑越大，相同時 間內接收到的信號就越多，就能接收更遠更弱的信號。不難理解提高空間
射電望遠鏡口徑(接收面積)的必要性。由於各種技術原因，特別是發射 火箭時受到體積與重量的限制，望遠鏡天線的口徑始終難以增加，也就是 說，空中射電望遠鏡目前只是能實現增長基線提高解析度這一個優勢，對 增大口徑提高靈敏度目前暫無有效辦法。而且，目前VSOP天線的技術 方案幾乎都是採用金屬作為天線的支撐骨架，金屬優點是硬度強，但缺點 是質量大，且體積不能任意收縮。所以當天線摺疊收縮後體積依然較大， 而火箭載貨艙的體積非常有限。因此在普通火箭的發射條件下，金屬骨架的VSOP天線的口徑很難突破15米這個瓶頸。 發明內容本實用新型的目的是為了解決上述已有的接收天線所存在的不易折 疊、不便收縮，接收口徑較小，而天線體積較大和重量較重等問題，提供 一種用於太空中的接收天線，能夠完全解決上述所存在的問題。為了達到上述的目的，所採用的技術方案是提供的用於太空中的接 收天線，它包括一用於接收信號(電磁波信號)的主反射面； 一位於主反射面上方用 於接收來自主反射面反射信號的副反射面；至少三根用於固定副反射面的 副反射面定位索以及一固定底座；至少三根充氣主臂，是由管內可以充放氣體的可摺疊的軟管構成，它 的一端連接在固定底座上，另一端連接在主反射面的外緣上，用以支撐主 反射面；一頂部充氣環，是由管內可以充放氣體的可摺疊的軟管構成，用來固 定副反射面定位索；至少三個充氣穩定支架，是一種內部可充放氣體的軟囊， 一端連接在 充氣主臂上，另一端連接在頂部充氣環上，用以支撐頂部充氣環；至少一個充氣次臂環，是由管內可以充放氣體的可摺疊的軟管構成， 與充氣主臂相連接，貼附在主反射面的背面，使主反射面成為規整的凹曲面，多於一個充氣次臂環時，環的直徑不相等；一輸氣導管，它穿過固定底座與充氣主臂相連接，通過該輸氣導管對 充氣主臂、充氣穩定支架、頂部充氣環以及充氣次臂環進行充放氣體。
本實用新型的有益效果顯著。一，如上述本實用新型的接收天線，因為包括的充氣主臂、充氣次臂 環、頂部充氣環和充氣穩定支架都是由可摺疊和可充放氣體的軟管構成， 所以天線的體積可以摺疊和收縮到最小，重量較輕，天線的口徑可以做到 最大，靈敏度可以達到所期望的值。用在火箭發射體積上，或用在空間射 電望遠鏡上，可比上述己有技術中用在空間射電望遠鏡上的金屬骨架的接 收天線的口徑至少大幾倍，口徑擴大的直接結果就是天線的靈敏度大大的 提高；二，本實用新型的接收天線，由於充氣主臂、充氣次臂環、頂部充氣 環和充氣穩定支架在向太空發射的過程中，可收縮成緊湊的最小體積，當然比金屬骨架的抗震性也更好；三，本實用新型的接收天線，由於重量較輕，在太空中更容易變換方向；四，在太空中晝夜溫差很大，對於較長的金屬骨架其溫度形變無法控 制與調節，而本實用新型的接收天線可以通過控制內部充氣的氣壓來自動 調整溫度所引起的形變；五，本實用新型的接收天線同樣適用於通訊，由於本實用新型接收天 線的口徑可以做得較大，甚至做到巨大，因此靈敏度可以很高，這樣對地 面信號發射機的發射功率就要求低，可以大大降低地面設備的能耗，同時 使通訊質量更好；六，世界各航空強國與經濟強國都有登月計劃，將會在月球上建立各 種通訊與天文觀測臺站。中國計劃在2017年登月，由於月球上沒有大氣 層，就沒有風的影響，重力也只有地球的六分之一。本實用新型的接收天 線將來在月球上會更方便使用以及更方便建立這種充氣式臺站，其造價也 會大大低於常規臺站。


圖1是本實用新型接收天線的一實施例的立體示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是圖2中A-A面的剖視圖4是圖3中的B處放大圖； 圖5圖1底側的立體示意圖； 圖6是圖5的仰視圖；圖7是本實用新型接收天線的工作原理示意圖；圖8是本實用新型接收天線的另一實施例的立體示意圖;圖9圖8的俯視圖；圖10是圖9中C-C面的剖視圖；圖11是圖8拿掉防護外套的立體示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖，對本實用新型接收天線的結構特徵作進一步地說明。 圖l、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6是本實用新型用於太空中接收天 線的一實施例的示意圖，如上述的圖l、 2、 3、 4、 5、 6所示，它包括 一用於接收信號的主反射面l;一位於主反射面1上方用於接收來自主反射面反射信號的副反射面 2; —用於固定整體天線的固定底座8;至少三根用於固定副反射面的副反射面定位索3;至少三根充氣主臂6，是由管內可以充放氣體的可摺疊的軟管構成， 它的一端連接在固定底座8上，另一端連接在主反射面1的外緣上。在本 實施例中，主反射面1的外緣上設置有一充氣次臂環7，則充氣主臂6的 這一端就連接在該充氣次臂環上，用以支撐主反射面l。在本實施例中， 充氣主臂6設置有9根(圖5、 6所示)；一頂部充氣環4，是由管內可以充放氣體的可摺疊的軟管構成，用來 固定副反射面定位索3;至少三個充氣穩定支架，是一種內部可充放氣體的軟囊， 一端連接在 充氣主臂6上，另一端連接在頂部充氣環4上，用以支撐頂部充氣環4， 在本實施例中，設置有三個充氣穩定支架；至少一個充氣次臂環7，是由管內可以充放氣體的可摺疊的軟管構 成，與充氣主臂6相連接，貼附在主反射面1的背面，使主反射面1成為 規整的凹曲面。在本實施例中，設置有6個直徑不相等的充氣次臂環7， 均勻地貼附在主反射面1的背面，使主反射面1的凹曲面呈規整的倒放著 的傘形。所述的充氣主臂6內置有備用充氣內膽10。與充氣主臂6相連的輸 .氣導管9連接有用於啟動備用充氣內膽IO的充氣交換閥1K圖4所示)。所述的頂部充氣環4內設置有備用充氣內膽。所述的充氣次臂環7內設置有備用充氣內膽。所述的充氣穩定支架5內設置有備用充氣內膽。如上所述，在充氣主臂6、充氣穩定支架、頂部充氣環4以及充氣次 臂環7的內部均置有備用充氣內膽， 一旦它們破裂或漏氣，就可以使用備 用充氣內膽，不至於需要更換整個天線。圖7是本實用新型接收天線接收信號的線路示意圖，也是該天線的工 作原理當信號(電磁波)D射向主反射面1後，主反射面1將其信號D 反射到副反射面2上，副反射面2將信號D反射聚焦到接收面12上。置 於接收面12上的檢測儀器就可以顯示所接收到的信號。由此工作原理圖 可以充分地說明主反射面的張角越大，天線接收的信號就越大，靈敏度就 越高。本實用新型的接收天線由於體積可收縮得最小，體積也最輕，所以 主反射面可以做得很大，則其張角可以做到最大，靈敏度也就會很高。圖8、 9、 10、 11是本實用新型接收天線得另一個實施例，如圖8、 9、 10、 11所示，所有的結構均與上一個實施例相同，只是有兩點不同，一 是在天線的外面套有一防護外套13，它是由包裹在天線側面與底面的外 皮所構成的筒套(圖10所示)。用以阻止各種不必要的輻射(如宇宙中 各種的輻射射線等)。第二點是在充氣主臂6與充氣次臂環7之間置放一 懸索
權利要求1. 一種用於太空中的接收天線，它包括 一用於接收信號的主反射面， 一位於主反射面上方用於接收來自主反射面反射信號的副反射面，至少三 根用於固定副反射面的副反射面定位索以及一固定底座；其特徵在於包括至少三根充氣主臂，是由管內可以充放氣體的可摺疊的軟管構成，它 的一端連接在固定底座上，另一端連接在主反射面的外緣上，用以支撐主 反射面；一頂部充氣環，是由管內可以充放氣體的可摺疊的軟管構成，用來固 定副反射面定位索；至少三個充氣穩定支架，是一種內部可充放氣體的軟囊， 一端連接在 充氣主臂上，另一端連接在頂部充氣環上，用以支撐頂部充氣環；至少一個充氣次臂環，是由管內可以充放氣體的可摺疊的軟管構成， 與充氣主臂相連接，貼附在主反射面的背面，使主反射面成為規整的凹曲 面，多於一個充氣次臂環時，環的直徑不相等；一輸氣導管，它穿過固定底座與充氣主臂相連接，通過該輸氣導管對 充氣主臂、充氣穩定支架、頂部充氣環以及充氣次臂環進行充放氣體。
2. 根據權利要求1所述的用於太空中的接收天線，其特徵在於所述的與輸氣導管相連接的充氣主臂中置有備用充氣內膽。
3. 根據權利要求2所述的用於太空中的接收天線，其特徵在於與充氣主臂相連的輸氣導管連接有用於啟動備用充氣內膽的充氣交換閥。
4. 根據權利要求1所述的用於太空中的接收天線，其特徵在於所述 的頂部充氣環內設置有備用充氣內膽。
5. 如權利要求1所述的用於太空中的接收天線，其特徵在於所述的 充氣次臂環內設置有備用充氣內膽。
6. 如權利要求1所述的用於太空中的接收天線，其特徵在於所述的充氣穩定支架內設置有備用充氣內膽。
7.如權利要求l所述的用於太空中的接收天線，其特徵在於如權利 要求1所述的接收天線還包括用來支撐和調整主反射面形體的位於充氣 主臂與充氣次臂環之間的懸索。
8. 如權利要求7所述的用於太空中的接收天線，其特徵在於所述的懸索是一由經線和緯線構成的線網。
9. 如權利要求1所述的用於太空中的接收天線，其特徵在於如權利 要求1所述的接收天線還包括一防護外套。
10. 如權利要求9所述的用於太空中的接收天線，其特徵在於所述 的防護外套是由包裹在天線側面與底面的外皮所構成的筒套。
專利摘要一種用於太空中的接收天線，它包括一用於接收信號的主反射面，一位於主反射面上方用於接收來自主反射面反射信號的副反射面，至少三根用於固定副反射面的副反射面定位索；用以支撐主反射面的至少三根充氣主臂，一用來固定副反射面定位索頂部充氣環，用以支撐頂部充氣環的至少三個充氣穩定支架，使主反射面成為規整凹曲面的至少一個充氣次臂環，通過與充氣主臂相連接的輸氣導管對由管內可充放氣體可摺疊軟管構成的充氣主臂、充氣穩定支架、頂部充氣環以及充氣次臂環進行充放氣體。天線的體積可以摺疊和收縮到最小，重量較輕，天線的口徑可以做到最大，靈敏度可以達到所期望的值。
文檔編號H01Q15/14GK201038320SQ20072006891
公開日2008年3月19日 申請日期2007年4月12日 優先權日2007年4月12日
發明者陳昭宇 申請人:中國科學院上海天文臺