专利名称：大型高精度抛物面偏馈天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大型高精度抛物面偏馈天线。
背景技术：
偏馈天线是相对于正馈天线而言，是指偏馈天线的馈源和高频头的安装位置不在与天线中心切面垂直且过天线中心的直线上。正馈抛物面天线的馈源位于天线的主波束内，因而对所接收的电波形成了遮挡，降低了天线的增益，增大了旁瓣。将馈源移出天线反射面的口径，可消除馈源及其支撑物对电磁波的遮挡。因此，就没有所谓馈源阴影的影响，在天线面积，加工精度，接收频率相同的前提下，偏馈天线的增益大于正馈天线。偏馈天线的最大特点是旁瓣小。当反射面边缘的照射锥削为15 20dB时，偏馈天线的旁瓣电平要比前馈天线改善flOdB。由于馈源避开了来自反射面的回波，因而也改善了天线的驻波比。·此外，在纬度较高地区接收卫星电视，偏馈天线的反射面与地面几乎垂直，不易积聚雨雪，因而，在小口径卫星直播电视接收系统中被广泛应用。随着技术的进步，传统的大型高精度圆抛物面天线已经较为常见，不过其结构复杂，重量大，制造成本也高，抛物面偏馈天线以其独特的电性能优势逐渐受到了重视。传统高精度天线一般采取蒙皮的胎膜拉伸来实现，但对大型偏馈天线，其胎膜面积超过122平米，胎膜成本极高，如果采用传统的抛物面仰天制造、样板检测方式，那么为了保证在竖直工作状态下重力方向变化以后型面的精度要求，则对背架的刚性要求达到一个极高的水平，首先是其结构实现会极其复杂困难，其次是其重量极重，会大于16吨。而且偏馈天线的结构的不对称会产生较高的交叉极化辐射，且随着天线的口径增大，馈源与反射面的距离也变得很大，反射面的非对称性也会给加工带来困难，故在大天线中较少采用。此外，现有的大型偏馈天线还存在以下问题(I)天线本体的骨架结构稳固性差，导致天线本体的抗风能力较差，容易产生变形；(2)天线本体采用一体化结构，体积庞大，加工、运输、安装和使用都很不方便；(3)天线在制造过程中的误差较大；(4)传统馈源阵支架结构的重量重，且刚性较差，承载能力有限；(4)馈源阵中包括的喇叭数量大，馈源阵整体外形尺寸较大(一般超过3m)，加工、安装和使用均不太方便。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种采用型面贴合技术，在保证型面精度的前提下大大降低了制造成本的，制造过程中实时监测调整，避免了天线每次拆装后为实现精度而进行的繁琐且复杂的微调问题的，重量轻，刚强度强的大型高精度抛物面偏馈天线。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的大型高精度抛物面偏馈天线，它包括天线本体、馈源阵支架、馈源阵、转台和配重装置，天线本体设于馈源阵支架的一端，馈源阵支架的另一端设有至少一个过渡支架安装面，过渡支架安装在过渡支架安装面上，馈源阵分别安装在过渡支架的顶端，转台设于馈源阵支架的底部，配重装置连接在馈源阵支架靠近馈源阵的一端；所述的天线本体由反射体面板和反射体骨架组成,反射体面板由通过沉头铆钉铆接的蒙皮和筋板组成，反射体骨架采用空间桁架结构，骨架节点处通过球接头过渡件连接，反射体面板的筋板通过结构件与反射体骨架铆接；天线本体由至少两个分块组成，各分块之间通过带定位锥销的法兰相连。馈源阵由多个分块组成，多个分块拼接总装组成馈源阵。馈源阵支架采用钢管焊接而成的桁架结构为主，局部辅以薄壳梁结构的混合式结构。配重装置为配重吊篮。蒙皮为I. 5mm厚的冲孔铝板蒙皮。
筋板为“L”形铝型材筋板。反射体骨架通过带定位销的法兰结构与馈源阵支架相连接。本发明的有益效果是
1.采用型面贴合技术，在保证型面精度的前提下相对于蒙皮胎膜拉伸成型的精度实现方式显著控制了制造成本；
2.实现工作状态下进行制造，采用双站三坐标激光经纬仪测量系统进行实时监测调整，型面采用铆接固化的方法，有效解决了大型天线结构复杂、整体重量控制的问题，并且可有效避免天线每次拆装后为实现精度而进行的繁琐而复杂的微调等问题；
3.反射体骨架采用桁架结构，馈源阵支架采用桁架与薄壳梁混合结构的方法实现了在特定空间范围内，重载下，低重量、高刚强度要求等复杂边界条件下的结构设计。
图I为本发明结构示意 图2为本发明蒙皮与筋板连接结构示意 图3为本发明反射体骨架与反射体反射体面板的连接结构示意 图4为本发明天线本体分块结构示意 图中，I-天线本体，2-馈源阵支架，3-馈源阵，4-转台，5-配重装置，6-过渡支架，7-反射体面板，8-反射体骨架，9-蒙皮,10-筋板,11-结构件。
具体实施例方式下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。如图I所示，大型高精度抛物面偏馈天线，它包括天线本体I、馈源阵支架2、馈源阵3、转台4和配重吊篮5，天线本体I设于馈源阵支架2的一端，馈源阵支架2的另一端设有至少一个过渡支架安装面，过渡支架6安装在过渡支架安装面上，馈源阵3分别安装在过渡支架6的顶端，转台4设于馈源阵支架2的底部，配重吊篮5连接在馈源阵支架2靠近馈源阵3的一端。天线本体I由反射体面板7和反射体骨架8组成，反射体骨架8通过带定位销的法兰结构与馈源阵支架2相连接。反射体面板7由通过沉头铆钉铆接的I. 5mm厚的冲孔铝板蒙皮9和“L”形铝型材筋板10组成(如图2所示)，显著控制了天线本体I的制造成本。反射体骨架8采用空间桁架结构，骨架节点处通过球接头过渡件连接，避免多根管件的空间交汇，大大减少了管件的铣削加工量和焊接时多次重焊造成的缺陷；所有管件都形成封闭结构并经过气密性试验，以保证其防腐能力；焊接后经过振动时效处理去除焊接残余应力，保证了结构件的稳定性。反射体面板7的筋板10通过结构件11与反射体骨架8铆接(如图3所示)；选取合适的筋板间距后可以通过蒙皮9对高精度型材的贴合来实现相应的型面精度要求，这样就缩减少了胎膜成本，运用该方法，选取合适的筋板间距，经过多次拆装及复检最终测得本反射面天线的均方根值稳定在I. 6r. m. S。选择在双站三坐标激光经纬仪测量系统的监控下在竖直工作状态进行制造检测的实现方法，装配中用双站三坐标激光经纬仪测量系统进行监测，当筋板10调整到正确位置时，即可在结构件11及筋板10上配钻孔铆接固化，固化后的反射体面板7免除了传统圆抛物面天线重复装拆后所必须的调整及复检这个漫长而复杂的过程。如图4所示，为满足运输要求，将反射体面板7和反射体骨架8分为五块，各分块之间通过带定位锥销的法兰相连，能够满足在重新装配后，整个天线本体I不采取任何设·置及机械调整的情况下直接符合相关设计规范的要求。馈源阵3由多个分块组成，多个分块加工后拼接总装组成馈源阵3。为了保证设计输入要求并考虑到整体结构的协调性，馈源阵支架2采用钢管焊接而成的桁架结构为主，局部辅以薄壳梁结构的混合式结构，对承受主要载荷的馈源阵支架2部位采取桁架结构，在要求刚性极好受重载的部位采用薄壳梁结构，这样就有效降低了整体重量，而且可保证整体机构具有足够刚性。由于转台4的承载能力较弱，并且天线系统工作时需要从0° 10°每2°进行一次工作状态的俯仰调整，经过分析计算及调整优化，将转台4的中心布置在距抛物面原点2. 9m处，并设计配重吊篮5以针对不同俯仰角度进行适当配重，在控制总重的前提下保证重心偏离转台4中心最大不超过260mm。在设计过程中，我们全程应用MSC公司的CAE有限元分析系列软件对设计理念及参数进行了验证和优化，保证了设计结果的最优化，实践也证明，这一切是成功的。下面给出优化的有限元分析结果在15m/s风载作用下模型的最大应变12. 5 mm ;馈源阵支架2在载荷作用下最大变形I. 3mm ;在35m/s风载作用下模型的最大应力149 MPa。由分析结果可以看到天线在15m/s风载作用下模型的刚性很好，完全满足使用要求；而天线结构所选用材料为牌号16Mn的钢管及钢板，其O s彡345 MPa, o b彡510 MPa ;因此在35m/s风载的作用下，结构强度安全系数为NS彡345/149 = 2.31。
权利要求
1.大型高精度抛物面偏馈天线，其特征在于它包括天线本体(I)、馈源阵支架(2)、馈源阵(3)、转台(4)和配重装置(5)，天线本体(I)设于馈源阵支架(2)的一端，馈源阵支架(2)的另一端设有至少一个过渡支架安装面，过渡支架(6)安装在过渡支架安装面上，馈源阵(3)分别安装在过渡支架(6)的顶端，转台(4)设于馈源阵支架(2)的底部，配重装置(5)连接在馈源阵支架(2)靠近馈源阵(3)的一端； 所述的天线本体(I)由反射体面板(7)和反射体骨架(8)组成，反射体面板(7)由通过沉头铆钉铆接的蒙皮(9 )和筋板(10 )组成，反射体骨架(8 )采用空间桁架结构，骨架节点处通过球接头过渡件连接，反射体面板(7 )的筋板(10 )通过结构件(11)与反射体骨架(8 )铆接；天线本体(I)由至少两个分块组成，各分块之间通过带定位锥销的法兰相连。
2.根据权利要求I所述的大型高精度抛物面偏馈天线，其特征在于所述的馈源阵(3)由多个分块组成，多个分块拼接总装组成馈源阵(3)。
3.根据权利要求I所述的大型高精度抛物面偏馈天线，其特征在于所述的馈源阵支架(2)采用钢管焊接而成的桁架结构为主，局部辅以薄壳梁结构的混合式结构。
4.根据权利要求I所述的大型高精度抛物面偏馈天线，其特征在于所述的配重装置(5)为配重吊篮。
5.根据权利要求I所述的大型高精度抛物面偏馈天线，其特征在于所述的蒙皮(9)为I.5mm厚的冲孔铝板蒙皮。
6.根据权利要求I所述的大型高精度抛物面偏馈天线，其特征在于所述的筋板(10)为“L”形铝型材筋板。
7.根据权利要求I所述的大型高精度抛物面偏馈天线，其特征在于所述的反射体骨架(8)通过带定位销的法兰结构与馈源阵支架(2)相连接。
全文摘要
本发明公开了一种大型高精度抛物面偏馈天线，它包括天线本体(1)、馈源阵支架(2)、馈源阵(3)、转台(4)和配重装置(5)，天线本体(1)设于馈源阵支架(2)的一端，馈源阵支架(2)的另一端设有至少一个过渡支架安装面，馈源阵(3)分别安装在过渡支架(6)的顶端，转台(4)设于馈源阵支架(2)的底部，配重装置(5)连接在馈源阵支架(2)靠近馈源阵(3)的一端。本发明采用型面贴合技术，降低了制造成本；型面采用铆接固化，解决了大型天线结构复杂、整体重量控制的问题；反射体骨架采用桁架结构，馈源阵支架采用桁架与薄壳梁混合结构，重载下，低重量、高刚强度要求等复杂边界条件下的结构设计。
文档编号H01Q1/12GK102790257SQ201210322979
公开日2012年11月21日 申请日期2012年9月4日 优先权日2012年9月4日
发明者张休玉, 李明全, 王云飞, 邵昆林, 靳广成 申请人:成都锦江电子系统工程有限公司