[发明专利]基于三棱柱可折展单元的抛物柱面天线

说明书

本发明公开了基于三棱柱可折展单元的抛物柱面天线，包括折展支撑结构、支撑立柱、索网结构以及柔性反射面，折展支撑结构由若干三棱柱可折展单元排列而成，三棱柱可折展单元包括三根竖直放置的腹杆，每根腹杆的顶端可转动连接两根上弦杆，每根腹杆的底端可转动连接两根下弦杆，通过三棱柱单元可折展设计实现天线支撑结构的展开，索网结构为柔性反射面的成形提供张力，柔性反射面铺设在索网结构上，张拉成特定的抛物柱状曲面，采用三棱柱可折展单元实现天线结构的展开，通过三棱柱可折展单元的拼接可拓展天线的展开尺寸，同时提升了天线反射面支撑结构的刚度利于反射面高精度成形与形面保持，适应于星载大型载荷天线反射器。

技术领域

本发明属于天线的设计领域，尤其涉及基于三棱柱可折展单元的抛物柱面天线。

背景技术

随着空间科学技术的迅猛发展，卫星天线已成为各航天系统不可或缺的重要组成部分，在卫星通信、深空探测、对地观测和陆地遥感等领域发挥着重大的作用。为了满足高增益、多频段等使用要求，星载天线朝着大型化、高精度等方向发展；同时受运载能力的限制，轻量化、可收展是星载天线的必然趋势。

星载柱面天线是各类型星载天线的一种，其具有方向性强、增益高、易于光束自动扫描等特点，成为星载天线新的主要发展方向之一。目前，星载柱面天线已开始应用于降水雷达、通信卫星等多类航天器上，如美国PR-2降雨雷达天线采用抛物柱面形式。星载大型可展开柱面天线多采用充气展开形式或者网状反射面可展结构形式。充气式天线反射面采用柔性材料并通过充气的形式展开，相比于网状天线，其展开型面精度控制难度大且展开稳定性较差。已公布的申请号为201611087678.3的四棱柱模块化可展开抛物柱面天线支撑结构由四个正交的四边形折展单元组成的四棱柱模块单元拼接而成，虽实现了两轴展开的运动协调，但由四边形折展单元组成的四棱柱模块刚度低、易变形、不稳定，不利于反射面高精度成形和形面保持；已公布的申请号为201710616247.X的基于张拉结构的抛物柱面网状天线采用铰接肋与一维桁架实现柱面天线两个方向的展开，铰接肋与一维桁架是开环结构，天线支撑结构刚度低，通过张拉具有一定的刚度提升，但提升有限，支撑结构依然存在着结构易变形、稳定性差等不利于反射面成形与形面保持等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供基于三棱柱可折展单元的抛物柱面天线，通过三棱柱可折展单元的拼接可拓展天线的展开尺寸，同时提升了天线反射面支撑结构的刚度利于反射面高精度成形与形面保持。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

基于三棱柱可折展单元的抛物柱面天线，包括索网结构、折展支撑结构、支撑立柱和柔性反射网，所述柔性反射网和所述支撑立柱分别位于所述索网结构的上方和下方，所述折展支撑结构位于所述支撑立柱的下方；

所述折展支撑结构由若干三棱柱可折展单元排列而成，所述三棱柱可折展单元包括三根竖直放置的腹杆，每根所述腹杆的顶端可转动连接两根上弦杆，每根所述腹杆的底端可转动连接两根下弦杆；

当需要展开所述抛物柱面天线时，所述相邻两根腹杆间的一对上弦杆之间夹角转动至180°，且相邻所述上弦杆连接组成上三角框，所述相邻两根腹杆间的一对下弦杆之间夹角转动至180°，且相邻所述下弦杆连接组成下三角框；

当需要收拢所述抛物柱面天线时，所述上三角框与下三角框的三边通过外力辅助同时解锁，所述上弦杆向下转动至与所述腹杆相平行，所述下弦杆向上转到至与所述腹杆相平行；

所述三棱柱可折展单元带动所述折展支撑结构展开，当所述折展支撑结构展开到位后，所述折展支撑结构的上表面和下表面分别形成同心轴的前圆柱面和后圆柱面，所述索网结构的上表面张拉成抛物柱面形状，所述柔性反射面铺设于所述索网结构上，张拉成抛物柱状曲面。

优选地，所述索网结构为单层索网结构或双层索网结构。