CN103441322A - 一种可展开的塔形卫星天线骨架结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可展开的塔形卫星天线骨架结构，该结构为整体式网格塔形结构，所述网格构成塔形结构的上底面和各侧面的骨架；所述网格的网线为由两种不同规格的记忆合金丝构成的。本发明的有益效果：1.使用记忆合金技术，减小卫星天线展开的执行机构质量与复杂度，提高展开的可靠性；2.本发明的天线展开机构可与其他特殊展开机构融合设计，能节省结构重量，提高效率；3.通过调整网格的位置与形状，可调节塔式卫星天线骨架结构的一阶固有频率；4.所述塔形卫星天线骨架，因其金属材质，可将其作为天线使用。该塔形卫星天线骨架口径大，克服了现有天线增益不足的问题，增强了塔形天线的增益，提高对地通讯能力。

Description

一种可展开的塔形卫星天线骨架结构

技术领域

本发明涉及卫星天线结构，尤其是涉及一种可展开的卫星天线结构。

背景技术

卫星天线的结构形式有很多，有线天线、喇叭天线、反射面天线和阵列天线等。从结构和机构的角度考虑，反射面天线和阵列天线一般尺寸较大、结构较复杂，而且具有较高的尺寸要求。而大型展开天线一般为柔性反射面天线，其口径一般超过4.2m，甚至达到150m。大多数柔性反射面釆用柔性金属网，且需要各种形式的展开机构将其展开，因此也称为网状可展开天线。20世纪70年代以来，各国相继开发了多种类型的网状可展开反射面天线形式，归纳起来有：径向肋天线、缠绕肋天线、构架式可展开天线、环形桁架可展开天线等。另外，目前还研制了一种充气式天线。充气天线采用柔性薄膜材料制成气囊，卫星发射时气囊被收缩在很小的空间内，卫星入轨后利用压缩空气为气囊充气从而形成所需要的反射面。

然而，这些天线不能同时解决卫星天线结构复杂、质量大、增益小等问题，限制了该类微小卫星的应用。比如说，构架式可展开天线结构，由于组成构建单元式标准组件，可根据需要拼接出所需要的天线口径，比较容易得到大口径大型展开天线。然而，构架式可展开天线结构不能保证各构件合拢时的收藏效率，也很难保证天线展开时各杆互不干涉。并且，对于大口径构架式可展开天线，其结构质量较大。

目前，卫星天线的展开结构、机构存在以下问题：1.展开机构复杂、重量大；2.大型口径可展开天线结构的固有频率与主星系统或各分系统的固有频率范围重叠问题；3.在一定质量条件下，卫星天线增益不够大，影响了卫星的星地通信与星间通信。

因此，一种性能良好的可展开的卫星天线结构对微小卫星的应用的进一步发展起到至关重要的做用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：构建一种可展开式塔形卫星天线记忆合金骨架结构，克服现有的卫星天线的结构、机构复杂问题，提高了卫星天线的可靠性；克服大型口径可展开天线刚度的问题，使天线结构的一阶固有频率规避卫星与各个分系统的一阶固有频率；克服现有天线增益不足的问题，增强了塔形天线的增益，提高对地通讯能力。

本发明的技术方案是：一种可展开式塔形卫星天线骨架结构，所述塔形天线骨架结构为整体式网格塔形结构，所述网格构成塔形结构的上底面和各侧面的骨架；所述网格的网线为由两种不同规格的记忆合金丝构成；

所述记忆合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉时，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。将卫星天线设计成塔状，在高温环境下做好塔状展开网格结构，再在低温下折叠压缩，使它的体积大幅度缩小，到太空中接受阳光强烈的辐射，使之恢复原来的塔状形状，带动太阳帆、太阳能电池薄膜等附属物在结构表面同时展开。

本发明的进一步技术方案是：所述网格塔形结构上底面和各侧面的网格，各网线交叉点形成节点，每条网线上的节点均匀分布；

本发明的进一步技术方案是：每条网线上的节点可以根据需要自由调整；

本发明的进一步技术方案是：所述网格塔形结构为轴对称四棱台，所述四棱台的四个侧面相同，且为等腰梯形，所述四棱台的上底面和下底面为正方形，且下底面的边长大于上底面的边长；

本发明的进一步技术方案是：可在形状记忆合金丝表面装涂金属涂层，以适应不同的卫星天线需要。

本发明的进一步技术方案是：所述形状记忆合金丝材料为Ni-Ti合金；

本发明的进一步技术方案是：所述塔形骨架天线上底面设计有与卫星主体连接和作动的机械接口。

本发明的有益效果：本发明通过一种可展开的塔形卫星天线骨架结构，解决以下问题：

1.使用记忆合金技术，减小卫星天线展开的执行机构质量与复杂度，提高展开的可靠性；

2.本发明的天线展开机构可与其他特殊展开机构融合设计，比如太阳帆展开机构，或者太阳能电池帆展开机构，从而能节省结构重量，提高效率；

3.通过调整网格的位置与形状，可调节塔式卫星天线骨架结构的一阶固有频率，使卫星天线结构的固有频率规避卫星或各个分系统的固有频率；

4.所述塔形卫星天线骨架，因其金属材质，可将其作为天线使用。该塔形卫星天线骨架口径大，克服了现有天线增益不足的问题，增强了塔形天线的增益，提高对地通讯能力。

本发明一种可展开塔形卫星天线骨架结构，所述骨架结构是采用形状记忆合金丝做成的整体式网格塔形结构，减小了卫星天线展开的执行机构质量与复杂度，提高展开的可靠性。所述网格塔形结构，可调整所述网格结构形式与位置，可灵活调整所述骨架结构的固有频率，使卫星天线结构的固有频率规避卫星或各个分系统的固有频率，防止共振，减小各系统之间的干扰。所述塔形骨架结构可与其它特殊展开机构融合设计，增加了太能电池、太阳帆等附着面积。所述塔形骨架结构作为天线使用，增加卫星天线增益，提高了卫星对地与星间通讯能力。

附图说明

图1为本发明提出的一种可展开的塔形卫星天线骨架结构主视图；

图2为图2的俯视图；

图3为本发明提出的一种可展开的塔形卫星天线骨架结构三维视图；

图4为本发明提出的可展开的塔形卫星天线骨架结构记忆合金工作过程图；

图5为本发明提出的可展开的塔形卫星天线骨架结构装配在卫星上的示意图。

图中：1-下底面，2-正方形，3-上底面连，4-接杆，5-侧棱。

具体实施实例

下面结合具体实施实例，对本发明技术方案进一步说明。

参阅图1，本实施例中的可展开的塔形卫星天线骨架结构，具体结构形式是一种整体式网格塔形结构。所述塔形结构为一个轴对称四棱台，所述四棱台的四个侧面相同，且为等腰梯形，所述四棱台的下底面1和上底面3为正方形，且下底面的边长大于上底面的边长。所述四棱台沿对称轴方向的截面为正方形2，且该正方形的边长长度在上底面和下底面边长长度之间，该实例中有3个所述截面。所述四棱台的侧棱5将所述上底面、下底面和沿对称轴方向的截面连接起来。在所述四棱台的侧面上，有所述合金丝将上底面、下底面和沿对称轴方向的截面的边连接起来的连接杆4，起到加强杆的作用。这样，所述网格塔形卫星天线骨架结构由所述上底面、所述下底面、所述沿对称轴方向的截面、所述侧棱和所述位于侧面的连接杆构成。

如图1所示，本发明的具体实施过程是：所述塔形卫星天线骨架结构的所述上底面（构件3、所述下底面1、所述沿对称轴方向的截面2，均由4根直径为1.6mm的Ni-Ti合金丝组成。所述侧面连接杆4由直径为1.6mm的Ni-Ti合金丝组成，所述侧棱5由直径为2.0mm的Ni-Ti合金丝组成。所述侧棱5与所述连接杆4将所述上底面3、所述下底面1、所述沿对称轴方向的截面正方形2连接起来。可改变所述Ni-Ti合金丝的规格与沿对称轴方向的截面的数量，以适应不同卫星天线任务的需求。

如图1所示，本发明的具体实施过程是：上底面3设计有与卫星主体连接和作动的机械接口，将本发明一种可展开的塔形卫星天线骨架结构装配在卫星主体上。

如图2所示，本发明的具体实施过程是：如图2（1），记忆合金在外力作用下会产生变形，将卫星天线设计成金字塔形状，在高温环境下做好塔形展开机构；如图2（2），在低温下折叠压缩，使它的体积大幅度缩小；如图2（3），塔形骨架到太空中接受阳光强烈的辐射，使所述骨架恢复原来的塔状形状。如图2（4），所述骨架展开带动太阳帆、太阳能电池薄膜等附属物在结构表面同时展开。

如图3所示，本发明的具体实施过程是：将本发明一种可展开的塔形卫星天线装配在卫星上。其所述侧面可以附着太阳帆、太阳能电池的物体。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普遍技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可展开式塔形卫星天线骨架结构，其特征在于：所述塔形天线骨架结构为整体式网格塔形结构，所述网格构成塔形结构的上底面和各侧面的骨架；所述网格的网线为由两种不同规格的记忆合金丝构成。

2.一种如权利要求1所述的可展开式塔形卫星天线骨架结构，其特征在于：所述网格塔形结构上底面和各侧面的网格，各网线交叉点形成节点。

3.一种如权利要求2所述的可展开式塔形卫星天线骨架结构，其特征在于：所述每条网线上的节点均匀分布。

4.一种如权利要求1、2或3所述的可展开式塔形卫星天线骨架结构，其特征在于：所述网格塔形结构为轴对称四棱台，所述四棱台的四个侧面相同，且为等腰梯形，所述四棱台的上底面和下底面为正方形，且下底面的边长大于上底面的边长。

5.一种如权利要求1、2或3所述的可展开式塔形卫星天线骨架结构，其特征在于：所述形状记忆合金丝表面装涂金属涂层。

6.一种如权利要求1、2或3所述的可展开式塔形卫星天线骨架结构，其特征在于：所述形状记忆合金丝材料为Ni-Ti合金。

7.一种如权利要求1、2或3所述的可展开式塔形卫星天线骨架结构，其特征在于：所述塔形骨架天线上底面设计有与卫星主体连接和作动的机械接口。

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