一种高刚度高收纳比展开天线机构的制作方法

本发明属于空间飞行器技术领域，尤其涉及一种高刚度高收纳比展开天线机构。

背景技术：

随着空间飞行器技术对发展，尤其是小卫星、微纳卫星、立方星等卫星技术等发展，结构轻、刚度高、稳定性好的天线对提高小卫星天线指向精度、天线稳定性等具有重要意义。

小卫星实用化和功能进一步加强，对天线的传速速率、输出功率等方面也提出了越来越高的要求。传统的小卫星天线难以做的太大，影响其在卫星表面的安装。高收纳比的天线在收拢时具有非常小的体积，满足小卫星安装尺寸要求；展开后可以达到几米的长度，满足大功率和高传输速率的要求。

现有的杆状卫星天线主要包括展开式天线、套筒式天线等几种方案，主要存在如下几方面的问题：

1)对于展开式天线，其压紧状态的长度通常与展开长度一样，采用多级折叠的天线机构的折叠次数通常不多于3节，收纳比较低，而且需要配置复杂的压紧释放机构；

2)采用套筒式天线展开机构，需要配置复杂的伸缩机构，通常采用丝杠、绳索机构，还需要配置到位锁紧机构，每级套筒之间还需要留有间隙，具有机构复杂、重量大、可靠性低等缺点；

3)小卫星的体积重量比较小，难以适应大型天线机构的使用，限制了对此数据传输的速率，影响了小卫星的性能。

因此，在未来高效能小卫星的设计中，急需高收纳比的各类大型天线机构。

本发明提供的一种天线的技术方案，利用自身的弹性实现展开，收纳比可达到20以上，而一般的套筒天线收纳比不超过5。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种高刚度高收纳比展开天线机构，具有高收纳比、轻量化和可重复伸展等特点。可以调节伸展出去的天线的直径和长度，能够控制机构的展开速度，从而减少天线到位后的冲击。

本发明的一种高刚度高收纳比展开天线机构，包括压缩天线卷筒和导向限位机构，所述压缩天线卷筒内设置有天线，所述导向限位机构外侧设置有压紧释放机构。

所述压缩天线卷筒下方设置有起支撑作用的天线座，所述导向限位机构下方设置有起支撑作用的支架。

所述天线成卷曲装收缩在所述压缩天线卷筒内，且所述天线的伸展端延伸一端长度至所述压紧释放机构。

所述压紧释放机构包括若干片分布在所述天线外圆面上的压紧片，所述压紧片贯穿设置有绳索且由该绳索控制所有压紧片联动工作。

所述压紧释放机构下方设置有热刀，所述热刀工作时切断所述绳索从而释放所述压紧片。

所述压紧释放机构采用三点联动压紧方式进行压紧，所述压紧片的数量为片，所述压紧片均匀分布于所述天线外圆面外。

所述导向限位机构包括天线展开限位器，所述天线展开限位器设置有滑轮，所述滑轮作用于所述天线外圆面上。

所述压紧释放机构上设置有收绳器，所述收绳器回收切断后的绳索。

本发明的一种高刚度高收纳比展开天线机构，具有高收纳比、轻量化和可重复伸展等特点，。可以调节伸展出去的天线的直径和长度，能够控制机构的展开速度，从而减少天线到位后的冲击。

附图说明

通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：

图1是现有技术下的天线机构的展开状态示意图；

图2是现有技术下的天线机构的回收状态示意图；

图3是本发明的天线机构的回收状态示意图；

图4是本发明的天线机构的侧视图；

图5是本发明的天线机构的展开状态示意图；

图6是本发明的压紧释放机构结构示意图；

图7是图6中a-a方向的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。

虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。

如附图1和附图2所示，是目前传统的天线机构的示意图，图中1为天线，2为天线座，21为弹簧，22为压紧释放机构。卫星天线机构需要在发射的过程中收拢起来，减少卫星发射时的包络范围，在轨需要将天线展开，实现高精度对地指向。传统的天线机构采用单片板簧或螺旋弹簧实现展开和支撑，收纳比低，占用的空间较大，并且展开时会有一个冲击作用于天线座上，可能会导致卫星发生偏移。

下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。本发明实施例提供的一种高刚度高收纳比展开天线机构，包括压缩天线卷筒23和导向限位机构4，所述压缩天线卷筒23内设置有天线1，所述导向限位机构4外侧设置有压紧释放机构5。

所述压缩天线卷筒23下方设置有起支撑作用的天线座2，所述导向限位机构4下方设置有起支撑作用的支架3。

所述天线1成卷曲装收缩在所述压缩天线卷筒23内，且所述天线1的伸展端延伸一端长度至所述压紧释放机构5。

所述压紧释放机构5包括若干片分布在所述天线1外圆面上的压紧片，所述压紧片贯穿设置有绳索7且由该绳索7控制所有压紧片联动工作。

所述压紧释放机构5下方设置有热刀6，所述热刀6工作时切断所述绳索7从而释放所述压紧片。

所述压紧释放机构采用三点联动压紧方式进行压紧，所述压紧片的数量为3片，所述压紧片均匀分布于所述天线1外圆面外。

所述导向限位机构4包括天线展开限位器，所述天线展开限位器设置有滑轮，所述滑轮作用于所述天线1外圆面上。

所述压紧释放机构5上设置有收绳器，所述收绳器回收切断后的绳索。

如附图3和附图5所示，本案所提的天线展开机构采用类似卷尺的卷簧结构，天线从内侧向外抽展，动力来源于天线自身的储能。

天线机构收拢状态时，成体成卷曲装收缩在压缩天线套筒23内，伸展端预留一定长度牵出，在出口处设计卷筒的导向限位机构，使得卷筒的直径可以约束在固定的范围，伸展末端采用压紧机构进行压紧，防止天线自动伸出。

天线伸展端压紧机构解锁后，天线在自身储能作用下展开，展开到位后自动锁定。展开过程中，天线出口端设计导向限位机构，采用三个导轮机构，保证天线伸展出去的直径可控，长度可控。

根据试验测试结果，卷筒机构压缩长度200mm时，机构伸展长度可达4000mm，天线基频超过0.2hz。

天线伸展为套筒伸展机构，压紧释放机构既要保证结构轻巧，还要保证压紧端面对称均匀，解锁过程要保持同步，避免天线伸展过程中产生偏离。压紧释放机构采用三点联动压紧方案，具体如图6和图7所示。压紧释放机构采用杠杆锁扣压紧，在绳索牵引下固定。

卷筒天线采用卷簧储能自动伸展，弹簧储能具有能量逐渐衰减、过程不可控制等缺点。为减小天线伸展到位后产生过大冲击，需对天线机构增加阻尼装置，降低天线展开速度，减小展开到位的冲击。阻尼机构直接通过调整天线展开限位器的滑轮阻力来实现。

根据天线压紧释放机构的设计，根据天线的特性还可以采取如下方案进行改进：

1)可应用螺旋结构天线，改变天线频段，提高天线性能：卷簧机构可采用非导电的复合材料制成，也具有良好的弹性和自伸缩性能，在复合材料内设计导电铜丝，在天线展开后形成螺旋状的天线；

2)可作为负载机构，在机构末端增加不同载荷实现不同的功能，如两个天线组合，可以形成小型干涉sar天线机构；

3)材料表面镀金可进一步提高导电性能，改善天线性能。

本发明提供的一种高刚度高收纳比展开天线机构，具有高收纳比展开机构，能够将收纳比提升至20，天线长度可达4米，解决了小卫星天线长度不足的问题；具有轻量化联动压紧释放机构，可重复使用，具有结构轻小、三点压紧和可同时动作的优点；还设置了阻尼缓冲机构，能够减小机构展开速度，减小天线伸展到位后的冲击，避免卫星发生轨道偏移。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。