一种用于微波反射的固面反射器的制作方法

本发明涉及微波通讯和微波观测领域，尤其一种用于微波反射的固面反射器。

背景技术：

固面反射器被广泛的应用于空间微波通讯和空间微波观测。现有常用的固面反射器均没有型面精度主动调控的功能。但随着空间观测和通讯技术的不断发展，对微波通讯的频率和功率要求越来越高。因此，对大口径轻质固面反射器型面精度的要求也在不断提高。目前，基本上是通过提高反射器的制造精度和材料的热稳定性来满足系统对固面反射器在轨型面精度的需求。

由于现有的制造工艺、加工设备和材料技术都已被用到极限。因此，固面反射器的制造精度要实现进一步突破已非常困难。此外，为使固面反射器有足够的在轨稳定性和刚度，目前的固面反射器的质量均较重，极大的增加了发射成本。

因此，需要一种新型的固面反射器设计方案，实现对反射器制造误差以及在在轨变形的主动调控。基于现有成型工艺、加工精度、材料、作动器和控制技术，进一步提高固面反射器的反射面型面精度。同时，可以节约制造成本、降低工艺复杂度和技术实现难度。

技术实现要素：

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种固面反射器，可对其反射面误差及变形进行调控，实现更高电波频率、更大功率的空间微波发射和接收。

本发明公开了一种用于微波反射的固面反射器，所述反射器包括：反射面，设于所述固面反射器前部的面板上；第一格栅，呈自所述反射面一侧突起的支撑结构，分隔所述反射面形成至少一个单元格栅；至少一个作动器，固定于所述第一格栅上，控制所述反射面的几何形状。

优选地，每一所述单元格栅呈多边形。

优选地，每一所述单元格栅呈三角形。

优选地，任意一个或多个所述单元格栅的多条棱边中的任意一条或多条上设有所述作动器。

优选地，所述棱边上远离所述反射面的端部具有一凹槽，用于容纳所述作动器；所述作动器的两端分别与所述凹槽的侧面固定连接。

优选地，任意一个或多个格栅单元内具有第二格栅；所述第二格栅自所述反射面的一侧突起，且所述第二格栅和第一格栅位于所述反射面的同侧，分隔所述单元格栅形成至少两个微格栅单元。

优选地，所述第二格栅为：自所述单元格栅的角点向所述单元格栅棱边上一点延伸的形状；自所述单元格栅的中心部分向所述单元格栅角点延伸的形状；自所述单元格栅的中心部分向所述单元格栅棱边上一点延伸的形状；分别连接所述单元格栅的相邻侧边上一点的形状中的一种。

优选地，所述第二格栅的突起高度小于所述第一格栅的突起高度。

优选地，所述作动器接收一外部电压，所述外部电压驱动所述作动器伸缩变形，使所述作动器产生作用于所述第一格栅内的推力。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.在相同反射面尺寸下可达到更佳的型面精度，实现更高电波频率的空间发射与接收；

2.在相同型面精度条件下可达到更大尺寸的固面反射器制造，实现更高电波频率的空间发射与接收；

3.可以较大的节约制造成本、降低工艺复杂度和技术实现难度；

4.降低发射成本，实现在轨变形的主动调控。

附图说明

图1为符合本发明优选实施例中固面反射器的结构示意图；

图2a-图2d为符合本发明优选实施例中具有第二栅格的固面反射器的结构示意图；

图3a-图3e分别为符合本发明不同优选实施例中第二栅格的微格栅单元结构示意图。

附图标记：

100-反射器、110-反射面、120-第一格栅、121-单元格栅、122-凹槽、130-作动器、140-第二格栅、141-微格栅单元。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

参阅图1，示出了用于对空间微波进行传输的固面反射器100。反射器100是天线的一部分。当天线接收电磁波时，反射器100将入射的电磁波聚焦至馈元进行接收。当天线发射电磁波时，馈元将电磁波发射至反射器100并由反射器100将电磁波反射至空间。固面反射器100是反射器100的一种，它具体包括有：反射面110、第一格栅120和作动器130。具体地：

-反射面110为固面反射器100前部的碳纤维复合材料面板，如果所传输电磁的波频率较低，则碳纤维复合材料面板可直接用于反射电磁波；如果所传输电磁波的频率较高，则需在碳纤维复合材料面板上加上一层非常薄的金属层，以提高电磁波反射效率。

-第一格栅120从反射面110上突起，呈一支撑结构，其突起的方向可以是垂直于反射面110的方向，或是与垂直方向呈一定角度的斜向方向。第一格栅120对反射面110整体进行分割，则第一格栅120的多个格栅条间形成有一小型的格栅单元结构——单元格栅121，单元格栅121的数量可根据反射面110的面积及所需的结构刚度调整。

-作动器130固定在第一格栅120上，当作动器130受外部驱动控制进行长度变化时，可以实现对反射面110的变形及型面误差进行调控。作动器130长度伸长或缩短，将会推动或拉动第一格栅120产生面内弯曲，进而将作动器130的轴向变形通过第一格栅120的面内弯曲传递为反射面110面外变形。通过地面测量系统或者在轨测量系统，可以获取固面反射器100在该时刻的型面几何形状，它与所需的型面几何形状的差别便是所需的型面调控量。利用反馈控制理论结合型面控制算法，可以经计算获取每一个作动器130所需要的变化量。每一个作动器130根据所需的变化量进行变化便可实现反射器100型面的主动变形控制，进而大幅度提升反射器100的几何精度。

一优选实施例中，第一格栅120的格栅条分三或多个方向分隔反射面110，则不同方向的格栅条分隔而出的单元格栅121呈三角形或多边形。优选地，单个格栅呈三角形，更具体地为等边三角形。作动器130则设置在三角形单元格栅121或多边形单元格栅121的棱边上，三条棱边中的一条或者多条均可设置，且可根据使用者的要求，选择需要设置作动器130的单元格栅121的数量及布设位置。在固定设置作动器130时，基于第一格栅120形成的单元格栅121的棱边上开设凹槽122，具体地，该凹槽122设置在棱边上远离反射面110的端部，凹槽122所具有的额外空间，可用作容纳作动器130，作动器130的两端分别固定连接在凹槽122的侧面。

当作动器130伸长时，凹槽122远离反射面110的端部将被撑开，作动器130提供的推力将对反射面110连接的第一格栅120一端产生一个弯矩，进而驱动反射面110产生面外弯曲变形；当作动器130缩短时，凹槽122远离反射面110的端部将被回拉，作动器130提供的拉力将对反射面110连接的第一格栅120一端产生一个弯矩，同理驱动反射面110产生面外弯曲变形。上述两种作动方向分别驱动固面反射器100的反射面110型面产生两种反向的变形趋势，进而改变其型面特征。

参阅图2a-2d，优选地或可选地，在任意单元格栅121的内部空间里，包括有第二格栅140，第二格栅140同样从反射面110一侧的表面突起，突起方向可与第一格栅120相同。由于第二格栅140的设置，将单元格栅121分隔为至少两个微格栅单元141的结构。例如，第二格栅140为一条格栅条时，可将单元格栅121分隔为两个微格栅单元141。当第二格栅140所具有的格栅条为多条时，所分隔而成的微格栅单元141也为多个。由于用于微波的固面反射器100的尺寸相对都比较大，第一格栅120的厚度都比较小，因此与第一格栅120直接相连的反射面110均布区域与无第一格栅120支撑的反射面110区域的结构刚度存在差异。若反射面110承受一定的应力，在反射面110上将会有第一格栅120的映出现象。映出现象会在一定的程度上影响固面反射器100的型面精度，因此，第二格栅140的作用就是能有效地抑制映出现象，进一步提高系统的可控性。

继续参阅图3a-3e，第二格栅140的结构可具有多种形式。例如，在第一格栅120形成的单元格栅121为等边三角形的实施例中，第二格栅140为等边三角形三条棱边上的中线，或是等边三角形的中心向着三角形各定点延伸的形状，或是等边三角形的中心向着各边中点延伸的形状，或是等边三角形各棱边中点互相连接，形成四个微小型等边三角形，再或是等边三角形各棱边的三等分点互相连接，形成九个微小型等边三角形。可以理解的是，第二格栅140的结构并不限于上述所举的实施例，各种结构的第二格栅140均可使用，单元格栅121的角点或中心部分上的点向着单元格栅121的中心部分或角点延伸形成的形状均可适用，且微格栅单元141的数量越多，抑制映出现象的效果越好。

进一步优选地或可选地，第二格栅140的突起高度小于第一格栅120的突起高度，或是进一步地，第二格栅140的突起高度远小于第一格栅120的突起高度，则在抑制映出现象的基础上，不会对固面反射器100的重量带来明显的增加，系统的可控性也不会有明显的降低。

作动器130与一外部电源连接，接收外部电压信号，当外部电压升高时，作动器130的长度伸长，而当外部电压降低时，作动器130的长度减小。作动器130的伸缩变形提供了作用在第一格栅120的推力，从而实现对作动器130以及反射面110的微米量级调控。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。