[发明专利]一种平板天线折展单元及二维折展天线机构

说明书

一种平板天线折展单元及二维折展天线机构，包含多个平板天线折展单元、大跨度板间铰链、定位锁紧铰链和支撑桁架；多个平板天线折展单元分别完全展开后，所有的天线平板在同一平面内，且横向顺次连接，相邻两个平板天线折展单元对应的第一天线平板之间通过两个大跨度板间铰链相连，相连两个平板天线折展单元对应的第二天线平板之间和对应的第三天线平板之间分别通过定位锁紧铰链相连，每个平板天线折展单元的同步机构均与支撑桁架连接，相邻两个支撑桁架横向转动连接。本发明结构合理，单元展开稳定性好，收拢率大，适用性好。

技术领域

本发明属于航天飞行器技术领域，特别是涉及一种平板天线折展单元及二维折展天线机构。

背景技术

为适应不同空间任务以及满足不同用途卫星的要求，许多结构复杂的平板多折展开机构应运而生，其中最具代表性的两种折展结构为可折展平面天线结构以及多折展的平面太阳翼结构。

空间可展开天线的结构形式和展开原理也多种多样，为满足信息传输以及空间探测的需要，越来越多大型空间可展开天线逐渐出现，这意味着对天线支撑桁架机构的要求随之增大。目前国际上已经应用的可展开式天线根据天线展开维度的不同可分为：一维线性可展开天线、二维平面可展开天线、三维空间可展开天线。同时由于卫星通讯需要以及对地观测、空间探测需求的增大，传统空间应用的天线已经无法满足卫星在轨运行的任务需求，因此空间应用的天线结构正在复杂化和大型化，越来越多的大型平面多折展开的卫星天线开始出现，包括超长平面可展开天线、大型二维可展开平面天线等。然而由于地面航天发射器储放容量的限制，航天工程对多维空间可折展结构的进一步发展越发迫切。

当今世界上已有许多关于一维平面折展机构的研究，包括美国、日本、德国、俄罗斯等国的研究机构先后提出了多种星载平面天线机构形式。美国1978年发射了用于论证测量海洋动力学可行性的Seasat SAR，欧空局于1991年成功发射实验性质的遥感卫星ERS-1，加拿大航空局于1996年发射Radarsat-1相控阵天线，加拿大航空局又于2007年发射Radarsat-2卫星，日本于2006年在种子岛宇宙中心发射先进对地观测卫星ALOS，美国空军和JPL实验室联合研制了L波段的大型空间雷达LLSBR等。中国在这方面起步较晚，浙江大学、同济大学、天津大学和哈尔滨工业大学等在这方面进行了研究，其中哈尔滨工业大学研制了一种侧面为四棱锥的可展开平面天线支撑机构。

以上所述星载平面天线均为一维可展开天线，国际上对于二维乃至更高维度折展天线结构的研究大多都止于概念上的设计，并没有可靠的构型设计。美国MartinMikulas等于2015年提出了一种被称为紧凑型伸缩阵列(CTA)的新概念，这种伸缩型展开机构可以实现大面积的太阳能板的可靠展开，天线首先进行一维展开，利用伸缩型方管代替折展型桁架机构实现天线的二维展开；日本提出了一种由多块板组成的100m级平板结构的实施方案，其首先通过桁架展开机进行一条线的桁架展开，然后连接并实施第二条线路的桁架展开，经过反复循环最终使桁架全部展开；日本大学于2011年提出了一种新型二维折展方案，可以实现比抛物面可折展天线或者单折展阵列天线更加有效的折展，这种新型的多重折展方案实现了阵面天线的二维阶梯式展开；美国宇航局于2008年提出了一种由有限厚度硬板组成的大型一维和二维阵列天线的折展方案，天线展开时首先进行一维展开，此时对应面板之间锁定并锁紧，在纵向桁架展开机构的带动下完成二维展开；2007年加拿大学者提出了一种可折叠的二维可展开天线结构，可以实现在纵向和横向两个方向上展开薄膜天线，横向展开是由两个对称布置的可展开结构驱动，横向展开是通过多个可控制角位移的铰链实现。

发明内容

本发明是为克服现有技术不足，提供一种平板天线折展单元及二维折展天线机构。本发明展开运动平稳可靠，结构刚度高。