[发明专利]一种小卫星天线综合试验测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种小卫星天线综合试验测试系统，通过一套系统实现了天线锁紧、释放、展开、收拢以及转动等多项主要功能动作的综合试验和测试，适用于小卫星上大型复杂天线展开试验测试。

背景技术

航天器在轨运行期间需要完成与地面或与航天器之间的信息交换，信息交换的过程是通过对无线电信号的收发来实现，即通过对能量的转换和传输来完成，航天器上安装的各类天线系统是实现这一过程的关键环节。由于工作需要，天线系统一般安装于航天器的表面，以消除其与其它系统之间的干扰。对卫星而言，星载天线主要用来完成星地以及星星之间的测控和数据传输任务。

随着各类应用卫星的发展，星载天线使用需求在不断提升，特别是对于星地之间的数据传输天线，在传输速率、覆盖范围和跟踪能力等方面的要求在不断提高。为此，各类具有高数据率传输、大覆盖范围和实时高精度多维跟踪指向功能的数据传输天线应用而生，且得到广泛的使用，此类天线一般具有三个特点：第一，为实现高数据率传输，大多采用窄波束或点波束传输方式，这样要实现地面大覆盖范围和实时、高精度、多维跟踪指向就只能通过天线机动来实现。因此，根据任务需求的不同，此类天线常设计有由电机驱动的多维转动机构，卫星在轨工作期间，根据卫星姿态以及地面站之间的关系来驱动天线实现对地面站的跟踪；第二，受运载火箭整流罩包络的限制，卫星发射时天线一般需要进行收拢以减小卫星发射状态包络尺寸，卫星入轨后天线进行展开，因而此类天线常在根部设计有独立的收拢和展开机构；第三，考虑到在卫星发射过程中运载火箭产生的力学环境对天线的影响，卫星发射时天线还需要进行刚性锁紧以确保天线能够经受住发射段的动力学环境，卫星入轨后天线进行解锁释放并开始正常工作，天线的锁紧和解锁释放功能常通过火工品来实现。

二维点波束数传天线是目前常用的一种高速数据传输天线，卫星在轨工作期间天线一般需要沿俯仰轴和滚动轴进行转动以实现对地面站的指向跟踪。由于各类机构组件的存在，天线系统设计复杂性提高，任何一个环节出现故障都将导致天线功能的丧失，甚至影响到整星任务的实现，因此，必须在地面对天线系统工作的可靠性进行充分的试验验证，该项验证工作一般称之为天线地面展开试验。天线地面展开试验过程中对天线在轨工作环境模拟的真实性决定了试验的有效性，但可供进行天线展开试验的真空模拟设备需要大规模的投入，代价太大，不具有可行性。

进行天线地面展开试验时，为解决零重力环境模拟的难题，一般都采用展开吊架为天线提供重力卸载，但天线地面展开试验时通常存在以下三个问题：一是展开吊架规模较大，在试验前还需要进行多个项目调试，以满足天线展开路径全过程的零重力环境；二是为满足天线进行展开试验时展开轴位置的要求，大部分卫星需要进行翻转，通过调整卫星支架来满足卫星位置要求需要耗费大量时间，且不容易满足要求；三是展开吊架与卫星之间是相互独立的系统，一旦没有调整到位，两者之间存在的匹配误差以及环境影响将对试验效果产生较大影响。天线地面展开试验一直也是卫星研制流程中占据较多时间和资源的工作项目，对卫星研制过程影响较大。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种小卫星天线综合试验测试系统，通过一套系统实现了天线锁紧、释放、展开、收拢以及转动等多项主要功能动作的综合试验和测试，该试验测试系统简单、有效，试验流程简洁，试验资源占用少，可操作性强，可靠性高并可广泛推广使用。

本发明的技术解决方案是：一种小卫星天线综合试验测试系统，包括：天线、卫星转动机构、精度检测机构、冲击响应采集机构、卫星、天线展开机构和试验控制机构；

天线展开机构与天线均安装在卫星上，天线展开机构为天线提供展开过程所需的零重力模拟环境；

卫星安装在卫星转动机构上，卫星转动机构带动卫星转动，从而在天线进行多维展开过程中，实现卫星空间姿态的设置；

所述卫星转动机构包括底座、第一支撑框架、控制台、连接臂、第二支撑框架和转接段；

底座包括四个支撑脚，第一支撑框架通过底座的四个支撑脚与地面连接，并通过调整底座四个支撑脚的高度实现第一支撑框架与地面夹角的调整；

第二支撑框架通过两个连接臂与第一支撑框架连接，连接臂与第一支撑框架和第二支撑框架均采用铰链的方式连接；

转接段为圆环结构，且与第二支撑框架连接，卫星转动机构通过转接段实现与卫星的连接；