[发明专利]一种高收纳比环形可展开网状天线

说明书

本发明提出了一种高收纳比环形可展开网状天线，包括环形桁架、主网面和副网面；环形桁架由沿环向分布的多个结构相同的基本四边形单元连接而成，主、副网面对称附着于环形桁架的上、下层；各基本四边形单元均分别包括两根竖杆、两根横杆、两根连接杆、一根可伸缩的斜套杆、两个滑动铰链、两个三接铰链、两个五接铰链和两个转动铰链；环形桁架内的某一基本单元所包含的各杆件中，两根连接杆位于内层铅垂面内，两根竖杆和两根横杆均位于中层铅垂面内，斜套杆位于外层铅垂面内。本发明中的环形桁架为单自由度机构以保证展开的同步性，在收拢态和展开态下的高度均近似为环形桁架的竖杆高度，具有高收纳比，并实现了展开工作态下主、副网面的对称。

技术领域

本发明属于卫星天线技术领域，涉及一种高收纳比环形可展开网状天线。

背景技术

近年来随着深空探测及电磁通信等航天技术的迅速发展，所需要卫星天线口径越来越大，但受制于运载火箭储存空间的体积限制，卫星天线必须做成具有大收纳比的空间可展开机构形式，即发射运输过程中处于折叠态可收拢于火箭整流罩内，待卫星入轨后再完全展开至工作态支撑天线网面。

环形桁架式天线Astromesh（美国专利NO.5680145）是近年来广泛使用的可展卫星天线的代表结构形式，其用于支撑的环形桁架由多个相邻的四边形单元组成，展开过程中竖杆保持相对位置不动，横杆绕与竖杆连接处的铰链旋转，使每个基本单元由平行四边形向矩形转化，直至完全展开，其理论收拢高度为横杆与竖杆的杆长之和。Astromesh的二代构型则在竖杆上增加了滑动铰链，其理论收拢高度为完全展开态下基本单元的对角线长度，相同焦径比下相较于一代可有效降低40%。但上述两种天线环形桁架的运动自由度都不是1，均需附加特殊设计的同步机构以保证各单元展开的同步性，增大了环形桁架整体的复杂程度。此外，由于天线的工作高度仍显著小于收拢态下的高度，使得相同的存贮空间下工作展开态的有效高度较低，天线的主网和副网难以做成对称结构，而张力不对称会使得环形桁架变形，不便于网面精度调节，这也限制了其在更大口径天线中的应用。因此，设计一种同步性好、收纳比高、收拢高度更低的环形桁架式网状天线十分有必要。

发明内容

本发明是为了克服已有技术的不足之处，提出了一种高收纳比环形可展开网状天线，可实现无同步机构下各单元的同步展开、收拢态与展开工作态下相同的高度及主网与副网对称的整体结构，解决了现有网状可展天线结构展开不同步、收纳比低、网面精度调节困难等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提出的一种高收纳比环形可展开网状天线，其特征在于，包括环形桁架、主网面和副网面；所述环形桁架由沿环向分布的多个结构相同的四边形单元连接而成，组成的整体为圆形内接周期性桁架或椭圆形内接周期性桁架；所述主网面和副网面均为三角剖分的抛物面，且分别附着于所述环形桁架的上层和下层，主网面和副网面的对应节点间连接有张力弹簧，在展开工作态下主网面和副网面的几何形状完全相同，并关于所述环形桁架上下对称；

所述环形桁架的每个四边形单元均分别包括两根竖杆、两根横杆、两根连接杆、一根可伸缩的斜套杆、两个滑动铰链、两个三接铰链、两个五接铰链和两个转动铰链；相邻两四边形单元共用同一根竖杆及其上附属的铰链；所述环形桁架内的某一基本单元所包含的各杆件分布于三个铅垂面内，两根连接杆位于内层铅垂面内，两根竖杆和两根横杆均位于中层铅垂面内，可伸缩的斜套杆位于外层铅垂面内；所述环形桁架的四边形单元内各部件的连接关系为：