[发明专利]一种带有双弧形齿轮的四点支撑式大型反射面天线装置

说明书

本发明公开了一种带有双弧形齿轮的四点支撑式大型反射面天线装置，它涉及通信、测控、雷达以及射电天文等领域中的反射面天线技术。旨在提供一种天线表面精度高、后端设备空间大以及副面撑腿影响小的天线装置。它采用了四点支撑结构形式，包括双齿轮、连接框架、天线背架、副面撑腿、反射面、中心体、转动轴筒、V型支撑和驱动装置。双齿轮位于天线背架下部，通过V型支撑与天线背架相连接；副面撑腿穿过反射面后，由连接框架来提供支撑；天线背架采用了双层辐射梁结构；驱动装置为多点布局方式。本发明能够有效地提高天线系统的表面精度和口径效率，特别适合于多频段、波束波导以及频率选择面馈电的大型反射面天线的设计和制造。

技术领域

本发明涉及通信、测控、雷达以及射电天文等领域中的天线技术，更具体地讲，涉及一种带有双弧形齿轮的四点支撑式大型反射面天线装置。

背景技术

反射面天线因具有强方向性而广泛用于通信、测控、雷达和射电天文领域中，特别地，大口径天线因具有高增益和高分辨率而在深空通信及天文观测中占有重要地位。随着天线后端设备越来越庞大、接收频段越来越宽泛以及波束波导馈电等方面需求的提出，传统的天线结构形式已经不再适用。

目前，世界上50米口径以上的反射面天线主要有：上海65米射电望远镜天线、意大利SRT(Sardinia Radio Telescope)64米天线以及德国埃菲尔斯伯格(Effelsberg)100米天线。上述几个大型反射面天线的结构形式虽然能够满足一定的使用要求，但存在以下不足：

(1)天线后端设备空间小。传统的大型反射面天线一般采用伞形支撑形式，虽然该种结构形式在天线表面精度方面有一定的优势，但其较小的后端空间限制了应用，特别是当采用多频段、波束波导和频率选择面馈电时，这种传统方法不能满足使用要求。

(2)副面撑腿遮挡大。副面撑腿距离反射面中心越近时，遮挡效应越大。传统伞形支撑结构，由于受连接撑腿的十字梁长度限制，副面撑腿距离反射面中心距离较近，会在反射面上形成很大的遮挡阴影区，导致天线效率降低。

(3)驱动装置不易布置。传统伞形支撑结构，采用的是中间布置单个大齿轮方式，对于大型反射面天线而言，需要通过多个电机和减速机来驱动天线转动，而这些驱动装置又位于一个点位上，会给结构布局、安装和调整带来很大问题。

公开号为CN109301452A中国专利公开了一种S/X/Ka三轴天线；公开号为CN110233354A中国专利公开了一种船载遥测多频段波束波导中小型天线结构系统；公开号为CN210984915U中国专利公开了一种大口径天线均载支撑结构。上述三个专利中所涉及或提及的天线装置均为中小型天线结构或传统的伞形支撑形式，对于大型反射面天线装置来说，存在以下不足：

(1)不适合大型反射面天线。中小型天线结构形式不能简单移植到大型天线中，因为两者的结构布局、杆件分布和受力状态大不相同。如果将中小型天线结构形式照搬到大型天线中，势必会造成灾难性事故。

(2)副面撑腿对反射面精度及遮挡的影响。上述专利中的前两种方案，均采用了撑腿与天线背架直接相连，这样会导致反射面变形出现局部突变，进而会使天线表面精度变差，天线效率降低；上述专利中的第三种方案，虽然副面撑腿没有与天线背架相连，但其距离天线中心较近，会形成较大的球面波遮挡，同样会降低天线效率。

(3)仍属于传统结构方案。上述专利中的第三种方案，早在上世纪七十年代德国100米天线中得到了应用，属于传统结构形式，存在后端设备空间小、撑腿遮挡阴影大和驱动装置不易布置等不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带有双弧形齿轮的四点支撑式大型反射面天线装置，与现有的技术相比，具有天线后端设备空间大、反射面精度高、副面撑腿遮挡小、天线刚度大的特点。本发明反射面天线装置，采用了双齿轮驱动、V型四点支撑结构形式、副面撑腿独立支撑及双层辐射梁等多种技术手段，有效地提高了天线系统的表面精度和效率，特别适合于多频段及波束波导馈电的大型反射面天线的设计和制造。