一种基于索网结构的可展开锥形螺旋阵列天线的制作方法

本发明属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种基于索网结构的可展开锥形螺旋阵列天线。

背景技术：

螺旋天线是一种具有螺旋形状的天线。它由导电性能良好的金属螺旋线组成，通常用同轴线馈电，同轴线的芯线和螺旋线的一端相连接，同轴线的外导体则和接地的金属网(或板)相连接。目前，螺旋天线已经成为无线电通信通信系统中的最主要设备之一，是决定通信质量的关键设备。许多卫星包括气象卫星、通信卫星、全球定位系统等都装有螺旋天线。

由于螺旋天线具有圆极化、高增益及简单性等特点，他们被广泛的单独使用和组阵，或者作为其他天线的馈源。其中，尤其以锥形螺旋天线更为优异，其具有圆极化、宽波束特性，且能保持良好的低仰角增益，使其在维持与通信卫星的通信链路方面拥有优良的效果。

随着社会和科技的进步，无线通信技术得到迅速发展，对天线的性能也提出了更高的要求，如高增益、窄波束、低副瓣以及波束扫描等，这对于单一天线来说已经难以实现。为此，通过将若干天线单元按照一定的方式组合排列成阵列天线，并给予合理的激励系数，可以较好地满足这些设计要求。

然而，目前的阵列天线多是刚体结构，使得阵列天线总体质量过大、装配复杂、占用空间大、运输不便以及生产成本很高，故设计一种基于索网结构的可展开锥形螺旋阵列天线显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于索网结构的可展开锥形螺旋阵列天线，旨在解决目前阵列螺旋天线中多采用刚体结构，从而造成的阵列螺旋天线总体质量过大、装配复杂、占用空间大、运输不便以及生产成本高的问题。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种基于索网结构的可展开锥形螺旋阵列天线，包括呈阵列分布的锥形螺旋天线，连接所述锥形螺旋天线的上网面和下网面，连接上网面和下网面的可展开周边桁架；所述锥形螺旋天线通过纵向索段连接在上网面和下网面上，可展开周边桁架分布在呈阵列分布的锥形螺旋天线的周边。

作为优选，所述锥形螺旋天线包括上圆锥面、下圆锥面和连接在所述上圆锥面、下圆锥面之间的锥形螺旋天线，沿锥形螺旋天线的圆锥面上均布有若干根连接上圆锥面、下圆锥面和锥形螺旋天线的纵向索段。

进一步，纵向索段与锥形螺旋天线相交处的锥形螺旋天线外侧设置有耳孔，每个耳孔内设有一个压紧螺栓，每个锥形螺旋天线单元处的纵向索段穿过锥形螺旋天线单元外侧的耳孔时，通过压紧螺栓将纵将索段压紧在锥形螺旋天线的外壁上。

进一步，所述上网面由柔性索段通过椭圆环连接而成，椭圆环的形状即为锥形螺旋天线的上圆锥面与上网面所在空间曲面的交线形状。

进一步，所述下网面为空间曲面，由柔性索段通过椭圆环连接而成，椭圆环的形状即为锥形螺旋天线的下圆锥面与下网面所在空间曲面的交线形状。

进一步，在椭圆环的周围布置有若干个耳孔，上网面的柔性索段通过椭圆环周边耳孔连接到椭圆环上，从而使上网面的柔性索段在各椭圆环处形成稳定的三角形网格。

作为优选，所述上网面的形状为一空间曲面，此空间曲面可以是柱面、抛物面、球面或椭球面。

进一步，所述呈阵列分布的锥形螺旋天线采用方阵结构，所有锥形螺旋天线均布置在同一水平面上，与上、下网面的节点所对应，按照网格节点位置排列，上、下网面背靠背放置，张拉成稳定结构。

作为优选，所述可展开周边桁架由独立的、可展开的桁架单元组合而成，每个桁架单元由两个相同结构的矩形框板组成，两个矩形框板以中心为轴线构成能够相互转动的十字框板结构；多个桁架单元的十字框板侧边相互连接组合构成可展开的菱形结构的周边桁架。

本发明有如下优点：

1、采用索网结构，极大地降低了阵列锥形螺旋天线的总体质量、加工难度小、装配简单，运输更加方便。

2、上下索网在每个椭圆环处均采用六根索段形成的三角形网格，三角形网格使阵列锥形螺旋天线的结构更加稳定，索的张紧力均匀，椭圆环位置精确，这极大地提高了阵列锥形螺旋天线的形状精度。

3、采用可展开结构，阵列锥形螺旋天线在运输的过程中处于收拢状态，在工作时展开，极大地节省了存储空间，同时，以收拢状态运输可以最大程度的减少因为运输震动而产生的结构变形，从而提高了精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于索网结构的阵列锥形螺旋天线结构示意图。

图2是本发明实施例提供的螺旋天线阵列的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的上网面俯视图。

图4是本发明实施例提供的下网面仰视图。

图5是本发明实施例提供的一个锥形螺旋天线单元的轴测图。

图6是本发明实施例提供的压紧螺栓详细视图。

图7是本发明实例提供的一个上椭圆环结构示意图。

图8是本发明实施例提供的耳孔详细视图。

图9是本发明实施例提供的锥形螺旋天线阵列的左视图。

图10是本发明实施例提供的锥形螺旋天线阵列的主视图。

图11是本发明实施例提供的周边桁架的结构示意图。

图12是本发明实施例提供的周边桁架单元的结构示意图。

图中：1、锥形螺旋天线；2、柔性索段；3、可展开周边桁架,4、上网面；5、下网面；6、纵向索段；7、上圆锥面；8、下圆锥面；9、耳孔；10、压紧螺栓。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

参见图1、2所示，一种基于索网结构的可展开锥形螺旋阵列天线，包括呈阵列分布的锥形螺旋天线1，连接锥形螺旋天线1的上网面4和下网面5，连接上网面4和下网面5的可展开周边桁架3；锥形螺旋天线阵列1通过纵向索段6连接在上网面4和下网面5上，可展开周边桁架3分布在呈阵列分布的锥形螺旋天线1的周边。

参见图2，呈阵列分布的锥形螺旋天线阵列采用方阵结构，所有锥形螺旋天线均布置在同一水平面上，与上、下网面的节点所对应，按照网格节点位置排列，上、下网面背靠背放置，张拉成稳定结构。

参见图3所示，上网面4的形状为一空间曲面，可以是柱面、抛物面、球面或椭球面，此实例中为柱面。上网面由柔性索段2连接而成，在上网面中的各索段交叉点处通过椭圆环连接在一起，椭圆环的形状即为锥形螺旋天线的上圆锥面7与上网面所在空间曲面的交线形状。

参见图4、图7所示，在椭圆环的周围布置有6个耳孔9，上网面的6根索段通过椭圆环周边耳孔连接到椭圆环上，从而使上网面的柔性索段2在各椭圆环处形成稳定的三角形网格。

参见图4所示，下网面5与上网面结构相同，形状也为空间曲面，同样由柔性索段2连接在椭圆环上构成。椭圆环的形状即为锥形螺旋天线1的下圆锥面8与下网面所在空间曲面的交线形状。区别在于与锥形螺旋天线的圆锥面与下网面所在空间曲面相交而形成的椭圆环半径更大。

参见图5所示，锥形螺旋天线1包括上圆锥面7、下圆锥面8和连接在上圆锥面7、下圆锥面8之间的呈螺旋线分布的天线，沿锥形螺旋天线1的圆锥面上均布有若干根连接上圆锥面7、下圆锥面8和锥形螺旋天线1的纵向索段6。纵向索段6与锥形螺旋天线1相交处的锥形螺旋天线外侧设置有耳孔9，每个耳孔9内设有一个压紧螺栓10，每个锥形螺旋天线单元处的纵向索段穿过锥形螺旋天线单元外侧的耳孔时，通过压紧螺栓将纵将索段压紧在锥形螺旋天线的外壁上。

参见图2、图5，纵向索段6是指在每个螺旋天线单元处，连接上、下网面椭圆环的6根索段，每对椭圆环处的6根纵向索段均位于锥形螺旋天线的圆锥上，锥形螺旋天线通过此6根索段进行定位。参见图6、图8，在锥形螺旋天线与纵向索段相交处，锥形螺旋天线外侧同样设置有耳孔9，每个耳孔内有一个压紧螺栓10，每个锥形螺旋天线单元处的6根纵向索段穿过锥形螺旋天线单元外侧的耳孔时，通过压紧螺栓将纵向索段压紧在锥形螺旋天线的外壁上，以此确定锥形螺旋天线相对于纵向索段的位置，从而将锥形螺旋天线精确地张拉成所需的螺旋形状。参加图9、图10，同时，每个锥形螺旋天线单元处的6根纵向索段的上端张拉在上网面所对应的椭圆环周边的耳孔处，每个锥形螺旋天线单元处的6根纵向索段的下端张拉在下网面所对应的椭圆环周边的耳孔处，从而形成锥形螺旋阵列天线稳定的索网结构。

参见图11、图12，可展开周边桁架3由独立的、可展开的桁架单元组合而成，每个桁架单元由两个相同的矩形框板结构组成，两个矩形框板以中心为轴线构成能够相互转动的十字框板结构；当多个桁架单元组合在一起时，即可组成可展开的菱形结构的周边桁架。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。