[发明专利]一种卫星充气天线

说明书

本发明涉及一种卫星充气天线，所述充气天线至少包括柔性天线折叠面和展开组件，所述展开组件至少包括第一级展开组件和第二级展开组件，所述第一级展开组件能够在受到对其施加的以充气压力作为驱动力的驱动作用下向外扩张以带动至少部分所述柔性天线折叠面的展开，待所述第一级展开组件扩张至第一级完全展开位置时，第二级展开组件因受到对其施加的驱动力而以释放位于所述柔性天线折叠面上的形状记忆材料板的形状记忆效应的方式分级地扩张，从而使得所述柔性天线折叠面从下往上分级可控地以增大有效展开面积且减小展开冲击过载的方式进行不完全或完全空间展开。

本发明是申请号为201910065416.4，申请日为2019年1月23日，申请类型为发明，申请名称为一种空间可展开的充气天线的分案申请。

技术领域

本发明涉及航天技术、天线技术领域，尤其涉及一种空间可展开的充气天线。

背景技术

随着卫星尺寸变小，天线的可部署性问题尤其重要。虽然小型化卫星的传感器和操作电子设备可以缩放到极小的体积，但是这种小型化卫星用于通信的信号的波长不会相应地缩放。鉴于信号的波长决定了用于传送该信号的天线的尺寸，用于小型化卫星的天线仍具有与较大卫星相似的尺寸。静止轨道卫星以及深空探测活动需要长距离的通信测控，因此保证接收端具有较大的信号功率是非常重要的，而要保证接收端具有较大的信号功率唯有增大天线面积。因此大型、超大型天线系统是高轨电子侦察卫星、高轨移动通信卫星和深空探测卫星等工作的必备条件和重要保障，天线尺寸往往需要达到百米以上甚至更大。采用目前传统的空间结构构件技术建造这种大型天线系统存在很大的困难，及时建造出来，也由于受其发射质量和发射体积过于庞大等限制而难于应用。星载大型可展开天线已被广泛应用于地球静止轨道通信卫星、跟踪与数据，中继卫星、电子侦察卫星等多种卫星上，甚至还可以在空间攻防中作为微波武器使用。正是由于其具有广阔的应用前景，各发达国家竞相发展该项技术，在这方面投入了大量的时间和精力，经过几十年的研究，特别是近20年，发达国家在空间可展开天线技术方面己经取得了长足的进步。国内对于该领域的研究也相当活跃，设计出多种可控展开结构用于航天及其他领域。

目前，世界上主要的航天国家在充气式可展开天线方面做了大量的工作。充气式可展开天线具有成本低廉、存储体积小、重量轻、可靠性高等优点，能够实现传统结构很难达到的性能，是一种具有广阔应用前景的天线形式。固体反射面天线展开口径D在1.5～8m之间，收拢直径d与展开口径D之比在0.36～0.44之间，收拢后的高度h与D之比在0.37～0.54之间；充气式展开口径为14m，收纳率分别为0.06和0.14；金属网面天线展开口径为5～15m，收纳率分别为0.07～0.22和0.05～0.93。可见充气式天线两项指标均好于其它两种天线，金属网面天线次之，固体反射面天线最差。发射前天线收纳成很小的体积，进入轨道后，通过气体使结构膨胀至展开状态，当外部温度逐渐达到一个较高值时，经过化学树脂处理的柔性材料发生硬化作用，在太阳紫外光的照射下也可以使材料硬化。充气天线技术一旦技术成熟并成功应用，由于它收拢体积小、质量轻、展开可靠性高的突出优点，将有可能替代现有多种超大口径机械展开式空间天线的结构形式。虽然充气式可展开天线突出的特点是收纳率大、质量小、展开可靠性高且口径适应范围广，在未来空间探索中具有非常重要的应用前景，但是在其设计与制备上需要克服和解决大量的技术难题。空间碎片和在深空环境较强的高能粒子辐射给充气式可展开天线在材料的选择和设计上带来了严峻的挑战，很难得到较高的形面精度，工作频率低，技术尚不成熟。