一种偏馈式构架反射器展开与指向调整机构制造技术

本发明专利技术提出了一种偏馈式构架反射器展开与指向调整机构，包括全转动副的偏馈式构架反射器展开机构和可使反射面绕机械接口二维转动的指向调整机构；通过全转动副的展开机构来实现与偏馈式构架反射器的联动展开，并可以在展开完成后，通过安装在展开机构上的指向调整机构，调整展开机构运动构件的长度，来改变构架反射器与展开机构相对位置关系，继而实现构架反射器指向的调整。本发明专利技术采用全转动副实现偏馈构架天线展开过程，可以有效避免构架天线在瞬时快速展开过程容易发生的卡滞问题；本发明专利技术首次实现空间大型可展开天线反射面在轨波束绕机械接口面二维指向调整功能，大大提升了空间大型可展开天线的在轨实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种偏馈式构架反射器展开与指向调整机构
本专利技术涉及大型空间可展开桁架式天线的一种收拢与展开方法，属于卫星天线

技术介绍
四面体单元构架式可展开天线(简称构架天线)是一种大型网状可展开反射面天线，最早由俄罗斯宇航局研制，已经成功应用于“联盟”号飞船、“和平”号空间站上，国内中国空间技术研究院西安分院研制的多副构架天线也实现了在轨的成功应用。构架天线主体结构是构架式可展开反射器，由四面体单元首尾交错共用顶点与斜边组成支撑结构，每个四面体单元包含四个花盘(顶点)，三根腹杆(斜边)，三根同步折叠杆(收展底边)，为实现收拢与展开功能，同步折叠杆中部设有弹簧驱动的同步齿轮铰链，四面体收拢时同步折叠杆的弹簧元件储能，展开时作为为四面体单元展开驱动力。构架天线由于其收纳比高，收拢体积小，结构安装方式灵活，已经获得了广泛的应用，未来还有广阔的应用前景。以往公开报道的偏馈式构架反射器所采用的展开机构为滑轨滑块移动副机构，在构架反射器展开过程中，滑块需跟随构架天线花盘快速运动较长行程，并在展开后为反射器提供边界约束，在此展开过程中，滑块还需要承受构架天线展开过程的偏载作用，并且在构架反射器全展开过程中不能出现运动卡滞，否则将严重影响构架天线展开，致其无法展开到位。因此，现有技术采用的移动副展开机构在构架展开过程中由于天线展开速度快，滑轨展开行程较长，存在滑块运动卡滞导致天线展开失效的技术风险。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，研究了一种新型的构架天线展开机构，采用全转动副实现偏馈构架天线展开，可以有效避免移动副展开机构，解决了构架天线在瞬时快速展开过程容易发生的展开卡滞问题；创造性的研究了一种指向调整机构，可实现空间大型构架天线反射面在轨波束绕机械接口面二维指向调整功能，大大提升了构架天线的在轨实用性。本专利技术的技术解决方案是：一种偏馈式构架反射器展开与指向调整机构，该展开和指向调整机构包括第一展开机构、第二展开机构、第一指向调节机构、第二指向调节机构、第三指向调节机构和支撑板，第一展开机构、第二展开机构为全转动副机构，第一展开机构、第二展开机构的端部通过转轴与第一指向调节机构、第二指向调节机构和第三指向调节机构连接，第一指向调节机构、第二指向调节机构和第三指向调节机构通过球铰机构与偏馈式构架反射器的桁架连接，第一展开机构和第二展开机构与偏馈式构架反射器的桁架联动实现偏馈式构架反射器展开，并在反射器展开到位锁定后，通过安装在展开机构端部的第一指向调节机构、第二指向调节机构、第三指向调节机构，调整展开机构与构架反射器连接机构构件的相对位置，继而实现构架天线波束在轨指向的调整。所述第一展开机构由第一转动臂、第二转动臂以及支链机构组成，第一转动臂、第二转动臂的一端分别与支链结构的两端部通过转轴连接，所述支链机构控制第一转动臂、第二转动臂绕定轴对称张开或者收拢；第一转动臂、第二转动臂的另一端分别通过转轴与第一指向调节机构和第二指向调节机构连接，第一指向调节机构和第二指向调节机构通过球铰链机构与偏馈式构架反射器支撑架连接，第一指向调节机构和第二指向调节机构调节第一球铰链机构、第二铰链机构的升降来调节偏馈式构架反射器南北方向的指向。所述第二展开机构包括第一非对称折叠杆、第二非对称折叠杆组成，第一非对称折叠杆与第二非对称折叠杆的一端通过公共转轴共同连接，公共转轴通过球铰链机构与偏馈式构架反射器桁架连接，第一非对称折叠杆与第二非对称折叠杆的另一端分别通过转轴对称地连接在第三指向调节机构的两端部，第一非对称折叠杆、第二非对称折叠杆展开状态轴线相交于公共转轴，对称布置，第三指向调节机构调节两端部之间的间距，调节公共转轴与第三指向调节机构之间的距离，从而调整偏馈式构架反射器东西方向的指向。所述第一指向调节机构和第二指向调节机构包括连接角片、驱动电机和升降机构，连接角片一端连接第一转动臂或者第二转动臂，另一端连接驱动电机，驱动电机的转轴与升降机构连接，升降机构通过球铰机构与偏馈式构架反射器支撑架连接，驱动电机的转轴旋转驱动升降机构带动球铰机构升降。所述第三指向调节机构包括东西指向驱动电机、减速器、第一调整滑块、第二调整滑块、指向调整导轨和调整螺杆，减速器安装在驱动电机转轴上，调整螺杆的螺纹与减速器的外齿轮啮合，第一调整滑块、第二调整滑块固定在调整螺杆两端，一方面，第一调整滑块、第二调整滑块安装在调整导轨上，另一方面，第一调整滑块、第二调整滑块分别与第一非对称折叠杆、第二非对称折叠杆通过转轴连接；东西指向驱动电机驱动减速器运动，使调整螺杆带第一调整滑块、第二调整滑块沿调整导轨方向移动，该调整运动使得第二展开机构的第一非对称折叠杆、第二非对称折叠杆连接的公共转轴可以产生垂直于调整轨道方向的运动。所述第一非对称折叠杆、第二非对称折叠杆由通过转轴连接的短杆和长杆组成。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)、本专利技术通过一种全转动副第一展开机构和第二展开机构实现与偏馈式构架反射器的联动展开，有效避免了现有构架天线移动副展开机构快速展开过程容易引发的卡滞问题，大大提高了构架天线展开的可靠性；(2)、本专利技术通过第一指向调整机构、第二指向调整机构和第三指向调整机构，改变构架反射器与展开机构连接构件的位置，来改变构架反射器与安装结构的相对角度关系，继而实现构架天线波束在轨指向的调整，提升了构架天线波束在轨适应性，拓展了天线在轨应用领域。附图说明图1为本专利技术实施例第一展开机构示意图；图2为本专利技术实施例第一展开机构与第一指向调整机构和第二指向调整机构展开状态示意图；图3为本专利技术实施例第一指向调整机构和第二指向调整机构示意图；图4为本专利技术实施例第二展开机构收拢连接状态示意图；图5为本专利技术实施例第二展开机构展开连接状态示意图；图6为本专利技术实施例展开与指向调整机构收拢状态示意图；图7为本专利技术实施例展开与指向调整机构展开状态示意图；图8为本专利技术实施例展开与指向调整机构展开状态局部放大图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。偏馈式构架反射器通常由反射器侧边的花盘与展开机构联接，展开机构处于反射器一侧，在反射器展开时，收拢构架反射器以展开机构为边界约束，定向膨胀式展开。本专利技术针对上述偏馈式构架反射器研制了一种偏馈式构架反射器展开与指向调整机构。该展开与指向调整机构包括第一展开机构、第二展开机构、第一指向调节机构、第二指向调节机构、第三指向调节机构和支撑板。第一展开机构、第二展开机构为全转动副机构，第一展开机构、第二展开机构的端部通过转轴与第一指向调节机构、第二指向调节机构和第三指向调节机构连接，第一指向调节机构、第二指向调节机构和第三指向调节机构通过球铰机构与偏馈式构架反射器的桁架上的花盘连接，第一展开机构和第二展开机构与偏馈式构架反射器的桁架联动实现偏馈式构架反射器展开，并在反射器展开到位锁定后，通过安装在展开机构端部的第一指向调节机构、第二指向调节机构、第三指向调节机构，调整展开机构与构架反射器连接机构构件的相对位置，继而实现构架天线波束在轨二维指向的调整。如图1、图2所示，所述第一展开机构由第一转动臂1、第二转动臂2以及支链机构3组成，第一转动臂1、第二转动臂2是构架反射器主体连接与结构支撑部件，第一转动臂1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏馈式构架反射器展开与指向调整机构，其特征在于：包括第一展开机构、第二展开机构、第一指向调节机构、第二指向调节机构、第三指向调节机构和支撑板，第一展开机构、第二展开机构为全转动副机构，第一展开机构、第二展开机构的端部通过转轴与第一指向调节机构、第二指向调节机构和第三指向调节机构连接，第一指向调节机构、第二指向调节机构和第三指向调节机构通过球铰机构与偏馈式构架反射器的桁架连接，第一展开机构和第二展开机构与偏馈式构架反射器的桁架联动实现偏馈式构架反射器展开，并在反射器展开到位锁定后，通过安装在展开机构端部的第一指向调节机构、第二指向调节机构、第三指向调节机构，调整展开机构与构架反射器连接机构构件的相对位置，继而实现构架天线波束在轨指向的调整。

【技术特征摘要】
1.一种偏馈式构架反射器展开与指向调整机构，其特征在于：包括第一展开机构、第二展开机构、第一指向调节机构、第二指向调节机构、第三指向调节机构和支撑板，第一展开机构、第二展开机构为全转动副机构，第一展开机构、第二展开机构的端部通过转轴与第一指向调节机构、第二指向调节机构和第三指向调节机构连接，第一指向调节机构、第二指向调节机构和第三指向调节机构通过球铰机构与偏馈式构架反射器的桁架连接，第一展开机构和第二展开机构与偏馈式构架反射器的桁架联动实现偏馈式构架反射器展开，并在反射器展开到位锁定后，通过安装在展开机构端部的第一指向调节机构、第二指向调节机构、第三指向调节机构，调整展开机构与构架反射器连接机构构件的相对位置，继而实现构架天线波束在轨指向的调整。2.根据权利要求1所述的一种偏馈式构架反射器展开与指向调整机构，其特征在于：所述第一展开机构由第一转动臂(1)、第二转动臂(2)以及支链机构组成，第一转动臂(1)、第二转动臂(2)的一端分别与支链结构的两端部通过转轴连接，所述支链机构控制第一转动臂、第二转动臂绕定轴对称张开或者收拢；第一转动臂(1)、第二转动臂(2)的另一端分别通过转轴与第一指向调节机构和第二指向调节机构连接，第一指向调节机构和第二指向调节机构通过球铰链机构与偏馈式构架反射器支撑架连接，第一指向调节机构和第二指向调节机构调节第一球铰链机构、第二铰链机构的升降来调节偏馈式构架反射器南北方向的指向。3.根据权利要求1所述的一种偏馈式构架反射器展开与指向调整机构，其特征在于：所述第二展开机构包括第一非对称折叠杆(8)、第二非对称折叠杆(9)组成，第一非对称折叠杆(8)与第二非对称折叠杆(9)的一端通过公共转轴(14)共同连接，公共转轴(14)通过球铰链机构与偏馈式构架反射器桁架连接，第一非对称折叠杆(8)与第二非对称折叠杆(9)的另一端分别通过转轴对称地连接在第三指向调节机构的两端部，第一非...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志荣，郑士昆，朱佳龙，王辉，段玉柱，徐小龙，姚远，张雷，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61