可展开固面天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可展开固面天线，包括支撑座组件、旋转展开组件及多个片状固面天线；支撑座组件内设有中心轴、支撑座组件的顶部外缘沿周向设有多个耳板，耳板与片状固面天线一一对应且经双轴关节连接；旋转展开组件设有与中心轴配合且相对滑动连接的套筒，套筒之外设有与其固接的安装圆环，安装圆环位于支撑座组件的外围，安装圆环上沿周向设有多个铰链，铰链与片状固面天线一一对应且经支撑连杆连接；安装圆环内壁设有多处限位轴，支撑座组件的外侧壁面设有与限位轴对应的弧形限位槽，以控制片状固面天线展开及收拢时的旋转角度。可以精确控制片状固面天线展开及收拢时的旋转角度，结构简单，反射面精度高，收拢后相对尺寸小。
【专利说明】
可展开固面天线
技术领域
[0001]本发明涉及通信领域，特别地，涉及一种可展开固面天线。
【背景技术】
[0002]在当今社会，随着科学技术的发展，社会文明的进步，信息已经成为重要的资源之一。同时，信息的传输方式也由以前单纯的电缆传输转变为电缆、无线电、激光等多种传递方式相结合。在以无线电、激光作为传输方式的通信系统中，天线作为一种向空间辐射或从空间接受电磁波的装置，是其中必不可少的一部分。随着信息量的增大，人们对天线的大容量、大功率、多谱段等功能的需求变得越来越迫切，这必然要求以增大天线的口径为前提。而对于可移动式的天线，口径增大的同时，也加大了运输时的难度，因此，大口径、高精度、轻质量的可展开天线逐渐引起人们的重视，特别是在航天领域，由于运载工具的直径限制，该类天线已经成为一种发展趋势。
[0003]近四十年来，随着各种新型材料的发现、加工装配技术的提高，可展开天线发展迅速，新形式不断涌现。在各类天线中，对抛物面可展开天线的研究一直是一个重点。抛物面天线按照其反射面的形式可分为网状和固面抛物面天线。尽管反射面形式各有不同，但为尽可能的追求小的收纳率(收拢后的最大直径/展开后的最大直径)，可展开抛物面天线一般采用类似雨伞的结构形式。现有的该类天线一般都有结构复杂，质量大，反射面精度底等缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种可展开固面天线，以解决抛物面天线结构复杂、反射面精度低的技术问题。
[0005]本发明采用的技术方案如下:
[0006]—种可展开固面天线，包括作为支撑基准的支撑座组件、用于控制固面天线展开及收拢状态切换的旋转展开组件及用于合围成抛物面天线的多个片状固面天线；
[0007]支撑座组件内设有中心轴、支撑座组件的顶部外缘沿周向设有多个用于作为第一支撑点的耳板，耳板与片状固面天线一一对应且经双轴关节连接；
[0008]旋转展开组件设有与中心轴配合且相对滑动连接的套筒，套筒之外设有与其固接的安装圆环，安装圆环位于支撑座组件的外围，安装圆环上沿周向设有多个用于作为第二支撑点的铰链，铰链与片状固面天线一一对应且经支撑连杆连接；
[0009]安装圆环内壁设有多处限位轴，支撑座组件的外侧壁面设有与限位轴对应的弧形限位槽，以控制片状固面天线展开及收拢时的旋转角度。
[0010]进一步地，中心轴之外套设中心弹簧，中心弹簧位于支撑座组件的顶部与套筒之间，用于驱动旋转展开组件运动;旋转展开组件与支撑座组件之间设有用于定位片状固面天线的展开状态的限位锁紧机构。
[0011 ]进一步地，支撑座组件包括:顶部安装板、底部安装板，中心轴连接于顶部安装板与底部安装板之间，中心轴外围设有与底部安装板固接的圆环状本体，耳板位于圆环状本体的上端面，弧形限位槽位于圆环状本体的侧壁上。
[0012]进一步地，顶部安装板与底部安装板之间设置多块连接二者的支撑立板，支撑立板的内侧设置限位块，套筒的外壁设置限位弹簧插销，限位块与限位弹簧插销匹配设置形成限位锁紧机构。
[0013]进一步地，片状固面天线的侧边设有用于在片状固面天线展开后连接相邻片状固面天线的限位搭板。
[0014]进一步地，片状固面天线的顶部设有用于在片状固面天线收拢状态时锁紧定位的锁紧部。
[0015]进一步地，锁紧部设有锁紧圆环，各片状固面天线的锁紧圆环合围后位于同一圆周线上，经电信号控制的锁紧绳锁紧或者解锁。
[0016]进一步地，双轴关节包括与耳板铰接的第一连接轴、与片状固面天线的末端铰接的第二连接轴，第一连接轴与第二连接轴活动连接。
[0017]进一步地，铰链包括三个相交设置的转动副，支撑连杆经转轴连接片状固面天线。
[0018]进一步地，片状固面天线为薄壁加筋结构，采用碳纤维增强复合材料制成;和/或
[0019]支撑座组件、旋转展开组件、双轴关节、铰链均采用钛合金制成。
[0020]本发明具有以下有益效果:
[0021]本发明可展开固面天线，通过设置相对中心轴滑动连接的旋转展开组件，且支撑座组件上设置与片状固面天线对应的第一支撑点，安装圆环上设置与片状固面天线对应的第二支撑点，且安装圆环内壁设置限位轴，支撑座组件的外侧壁面设有相应的弧形限位槽，从而可以精确控制片状固面天线展开及收拢时的旋转角度，结构简单，且反射面精度高，收拢后相对尺寸小，可广泛应用于地面车载移动通信系统和航天卫星通信系统中。
[0022]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0023]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0024]图1是本发明优选实施例可展开固面天线展开状态的结构示意图；
[0025]图2是图1另一视角的结构不意图；
[0026]图3是本发明优选实施例可展开固面天展开过程中的结构示意图；
[0027]图4是本发明优选实施例可展开固面天收拢状态的结构示意图；
[0028]图5是本发明优选实施例支撑座组件的结构视图；
[0029]图6是本发明优选实施例旋转展开组件和限位弹簧插销的结构示意图；
[0030]图7是本发明优选实施例支撑座组件、旋转展开组件以及中心弹簧组合体的结构示意图；
[0031]图8是本发明优选实施例双轴关节、铰链以及支撑连杆组合体的结构示意图；
[0032]图9是本发明优选实施例双轴关节、铰链结构的结构示意图；
[0033]图10是本发明优选实施例支撑连杆的截面示意图。
[0034]附图标记说明:
[0035]1、片状固面天线；11、限位搭板;12、锁紧部；
[0036]2、支撑座组件;21、中心轴;22、耳板;23、限位槽；
[0037]24、顶部安装板;25、底部安装板;26、支撑立板;27、限位块;28、圆环状本体；
[0038]3、旋转展开组件;31、套筒;32、安装圆环;33、限位轴;34、连接板；
[0039]4、中心弹簧；
[0040]5、限位弹簧插销；
[0041 ]6、双轴关节；
[0042]7、铰链；
[0043]8、支撑连杆;9、转轴。
【具体实施方式】
[0044]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0045]参照图1至图10，本发明的优选实施例提供了一种可展开固面天线，其包括作为支撑基准的支撑座组件2、用于控制固面天线展开及收拢状态切换的旋转展开组件3及用于合围成抛物面天线的多个片状固面天线I;本实施例中，片状固面天线I作为抛物面天线的一部分，共有30片，本领域技术人员可以理解，此处的数量仅为示例，并非对其进行限制。30片片状固面天线I可以组成一个完整的抛物面天线。
[0046]具体实施例中，参照图5，支撑座组件2具有圆筒状外形，包括:顶部安装板24、底部安装板25、中心轴21及圆环状本体28，其中，中心轴21连接于顶部安装板24与底部安装板25之间，中心轴21外围设置与底部安装板25固接的圆环状本体28，耳板22位于圆环状本体28的上端面设置30个耳板22，耳板22与片状固面天线I一一对应且经双轴关节6连接，耳板22作为片状固面天线I的第一支撑点。圆环状本体28的侧壁上设置弧形限位槽23，本实施例中，弧形限位槽23沿周向设置三处。
[0047]参照图6，旋转展开组件3设有与中心轴21配合且相对滑动连接的套筒31，套筒31之外设有与其固接的安装圆环32，安装圆环32位于支撑座组件2的外围，安装圆环32上沿周向设有多个用于作为第二支撑点的铰链7，铰链7与片状固面天线I一一对应且经支撑连杆8连接;且安装圆环32内壁设有三处限位轴33，限位轴33与支撑座组件2的外侧壁面上弧形限位槽23对应，经限位轴33与弧形限位槽23的配合，控制片状固面天线I展开及收拢时的旋转角度。
[0048]本实施例通过设置相对中心轴21滑动连接的旋转展开组件3，且支撑座组件2上设置与片状固面天线I对应的第一支撑点，安装圆环32上设置与片状固面天线I对应的第二支撑点，且安装圆环32内壁设置限位轴33，支撑座组件2的外侧壁面设有相应的弧形限位槽23，从而可以精确控制片状固面天线I展开及收拢时的旋转角度，结构简单，且反射面精度高，收拢后相对尺寸小，可广泛应用于地面车载移动通信系统和航天卫星通信系统中。
[0049]优选地，为了便于天线展开及收拢的控制，参照图7，本实施例的中心轴21之外套设中心弹簧4，中心弹簧4位于支撑座组件2的顶部与套筒31之间，用于驱动旋转展开组件3运动;旋转展开组件3与支撑座组件2之间设有用于定位片状固面天线I的展开状态的限位锁紧机构。本实施例中，参照图5，顶部安装板24与底部安装板25之间设置三块连接二者的支撑立板26，各支撑立板26的内侧设置限位块27，套筒31的外壁设置三个限位弹簧插销5，各限位块27与各限位弹簧插销5对应匹配设置形成限位锁紧机构。具体地，当旋转展开组件3下移至限位块27的上方时，限位弹簧插销5中的插销沿限位块27上的弧面向内收；当旋转展开组件3下移至限位块27的下方时，限位弹簧插销5在其内弹簧的作用下向外弹出，限制旋转展开组件3向上的运动，达到锁死的功能。本实施例中，优选地，支撑立板26的外侧设置用于增强整体刚度的加强筋。
[0050]本实施例中，参照图6，旋转展开组件3中的套筒31经三个连接板34连接位于外围的安装圆环32。且在圆环状本体28的侧壁上开设让各连接板34通过的孔洞，使得安装圆环32位于圆环状本体28之外(参照图7)。
[0051]本实施例通过采用中心弹簧4驱动旋转展开组件3沿中心轴21上下运动，且配合限位锁紧机构，实现了无源展开天线且天线展开后可以锁死的目的，其结构简单，且使用高效。可广泛应用于地面车载移动通信系统和航天卫星通信系统中。具体地，中心弹簧4驱动旋转展开组件3下移，通过支撑连杆8带动片状固面天线I绕双轴关节6旋转展开，展开到位后，限位弹簧插销5锁死，实现了天线的展开;或者解除限位弹簧插销5，将旋转展开组件3相对支撑座组件2上移，通过支撑连杆8带动片状固面天线I绕双轴关节6旋转收拢。
[0052]参照图8及图9，本实施例中，双轴关节6包括与耳板22铰接的第一连接轴、与片状固面天线I的末端铰接的第二连接轴，第一连接轴与第二连接轴活动连接，以带动片状固面天线I旋转展开或者收拢。其中，第一连接轴与第二连接轴相交设置，从而实现两个相互垂直的平面旋转运动。优选地，双轴关节6采用椭圆关节，椭圆关节有凸凹两个椭圆形关节面，属双轴关节，可做前后的轴屈伸运动和左右的伸展运动。当所有的运动联合起来，可形成环转运动，进而实现天线的旋转展开及收拢的目的。
[0053]优选地，参照图8及9，本实施例铰链7包括三个相交设置的转动副，支撑连杆8经转轴9连接片状固面天线I，从而可以实现支撑连杆8在360°上无约束转动，进而为片状固面天线I的旋转展开及收拢提供支撑点。
[0054]可选地，参照图1至图4，片状固面天线I的侧边设有用于在片状固面天线I展开后连接相邻片状固面天线I的限位搭板11。这样，天线展开后，一方面通过限位弹簧插销5与限位块27配合锁死，另一方面，通过限位搭板11将各相邻的片状固面天线I组合成整体，保证了天线的反射精度。
[0055]可选地，参照图1至图4，片状固面天线I的顶部设有用于在片状固面天线I收拢状态时锁紧定位的锁紧部12。本实施例中，锁紧部12设有锁紧圆环，各片状固面天线I的锁紧圆环合围后位于同一圆周线上，经电信号控制的锁紧绳锁紧或者解锁。当天线收拢后，经锁紧绳将各锁紧部12锁紧，锁紧绳通过外部电信号解锁释放，以进行展开工作。
[0056]优选地，本实施例片状固面天线I为薄壁加筋结构，采用碳纤维增强复合材料制成。其中，碳纤维增强复合材料(Carbon Fibre-reinforced Polymer，简称CFRP)是以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体所形成的复合材料，简称碳纤维复合材料。可以进一步减轻天线的质量。优选地，支撑座组件2、旋转展开组件3、双轴关节6、铰链7均采用钛合金制成，进而在保证零件强度的前提下，进一步减轻天线的质量。更优选地，参照图10，支撑连杆8具有薄壁箱型截面，以减轻其重量。优选地，支撑连杆8采用碳纤维增强复合材料制成。
[0057]从以上描述可以得知，本实施例可展开固面天线通过电信号解锁顶部锁紧绳，中心弹簧4驱动旋转展开组件3使其下移，通过支撑连杆8带动片状固面天线I绕双轴关节6旋转展开，到位后限位弹簧插销5锁死，实现天线的展开;或者解锁限位弹簧插销5，将旋转展开组件3相对支撑座组件2上移，通过支撑连杆8带动片状固面天线I绕双轴关节6旋转收拢，到位后用锁紧绳将天线捆绑，实现天线的收拢。与现有展开天线相比，本发明的可展开天线采用碳纤维薄壁的壁面，精度高，质量轻，收拢后相对尺寸小；另外，本发明的可展开天线采用弹簧驱动，实现无源展开，具有结构简单，高效的特点，更加利于使用。本发明可用于地面车载移动通信系统和航天卫星通信系统中。
[0058]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可展开固面天线，其特征在于，包括作为支撑基准的支撑座组件(2)、用于控制固面天线展开及收拢状态切换的旋转展开组件(3)及用于合围成抛物面天线的多个片状固面天线(I); 所述支撑座组件(2)内设有中心轴(21)、所述支撑座组件(2)的顶部外缘沿周向设有多个用于作为第一支撑点的耳板(22)，所述耳板(22)与所述片状固面天线(I)一一对应且经双轴关节(6)连接； 所述旋转展开组件(3)设有与所述中心轴(21)配合且相对滑动连接的套筒(31)，所述套筒(31)之外设有与其固接的安装圆环(32)，所述安装圆环(32)位于所述支撑座组件(2)的外围，所述安装圆环(32)上沿周向设有多个用于作为第二支撑点的铰链(7)，所述铰链(7)与所述片状固面天线(I) 一一对应且经支撑连杆(8)连接； 所述安装圆环(32)内壁设有多处限位轴(33)，所述支撑座组件(2)的外侧壁面设有与所述限位轴(33)对应的弧形限位槽(23)，以控制所述片状固面天线(I)展开及收拢时的旋转角度。2.根据权利要求1所述的可展开固面天线，其特征在于， 所述中心轴(21)之外套设中心弹簧(4)，所述中心弹簧(4)位于所述支撑座组件(2)的顶部与所述套筒(31)之间，用于驱动所述旋转展开组件(3)运动;所述旋转展开组件(3)与所述支撑座组件(2)之间设有用于定位所述片状固面天线(I)的展开状态的限位锁紧机构。3.根据权利要求2所述的可展开固面天线，其特征在于， 所述支撑座组件(2)包括:顶部安装板(24)、底部安装板(25)，所述中心轴(21)连接于所述顶部安装板(24)与所述底部安装板(25)之间，所述中心轴(21)外围设有与所述底部安装板(25)固接的圆环状本体(28)，所述耳板(22)位于所述圆环状本体(28)的上端面，所述弧形限位槽(23)位于所述圆环状本体(28)的侧壁上。4.根据权利要求3所述的可展开固面天线，其特征在于， 所述顶部安装板(24)与所述底部安装板(25)之间设置多块连接二者的支撑立板(26)，所述支撑立板(26)的内侧设置限位块(27)，所述套筒(31)的外壁设置限位弹簧插销(5)，所述限位块(27)与所述限位弹簧插销(5)匹配设置形成所述限位锁紧机构。5.根据权利要求1所述的可展开固面天线，其特征在于， 所述片状固面天线(I)的侧边设有用于在所述片状固面天线(I)展开后连接相邻片状固面天线(I)的限位搭板(11)。6.根据权利要求1所述的可展开固面天线，其特征在于， 所述片状固面天线(I)的顶部设有用于在所述片状固面天线(I)收拢状态时锁紧定位的锁紧部(12)。7.根据权利要求6所述的可展开固面天线，其特征在于， 所述锁紧部(12)设有锁紧圆环，各片状固面天线(I)的锁紧圆环合围后位于同一圆周线上，经电信号控制的锁紧绳锁紧或者解锁。8.根据权利要求1所述的可展开固面天线，其特征在于， 所述双轴关节(6)包括与所述耳板(22)铰接的第一连接轴、与所述片状固面天线(I)的末端铰接的第二连接轴，所述第一连接轴与所述第二连接轴活动连接。9.根据权利要求1所述的可展开固面天线，其特征在于， 所述铰链(7)包括三个相交设置的转动副，所述支撑连杆(8)经转轴(9)连接所述片状固面天线(I)。10.根据权利要求1至9任一所述的可展开固面天线，其特征在于， 所述片状固面天线(I)为薄壁加筋结构，采用碳纤维增强复合材料制成;和/或所述支撑座组件(2)、所述旋转展开组件(3)、所述双轴关节(6)、所述铰链(7)均采用钛合金制成。
【文档编号】H01Q1/28GK105896020SQ201610294123
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】包鹏, 曾品松, 邹龙飞, 李华, 刘艳阳
【申请人】湖南航天环宇通信科技股份有限公司