S/X/Ka三轴天线制造技术

本发明专利技术提供一种S/X/Ka三轴天线，包括天线反射体和支撑天线反射体的三轴座架结构，天线反射体包括副面模块、天线主反射面和天线支撑模块，三轴座架结构包括俯仰组合模块、方位组合模块和倾斜轴组合模块，副面模块包括副反射面和副面支撑机构，副面支撑机构将副反射面架设在天线主反射面的对面，天线支撑模块支撑天线主反射面的底面；俯仰组合模块使得天线反射体垂直于俯仰轴运动，方位组合模块垂直于方位轴运动，倾斜轴组合模块使得所述方位轴与大地铅垂线呈设定夹角。所述天线通过模块化设计，使得在工作环境、吊装及运输条件受限的情况下，亦可实现运输和快速安装，并可实现优异的天线动态性能。

【技术实现步骤摘要】
S/X/Ka三轴天线
本专利技术涉及天线结构设计
，更具体地，涉及一种S/X/Ka三轴天线。
技术介绍
卫星数据接收天线一般用于完成各类卫星下行数据的接收，根据星地链路需求，星地链路测算的卫星信号信噪比需大于卫星信号解调门限要求。为适应不同卫星接收需求，地面接收天线一般要求采用较大口径的天线，以Ka频段为例，遥感卫星数据接收天线一般要求G/T值大于40dB/K，对应的天线口径为12米。常规12米Ka频段天线结构重量往往超过50吨，是一种大型天线。随着国家空间基础设施的规划，各类卫星迎来了蓬勃的发展，地面接收能力的建设逐步由国内转向境外，现有的大型天线在境外(如极地地区)进行建设时，存在设备重量过大的问题，条件受限时将无法完成转运。如极地地区在冰层融化厉害时，将需要利用直升机实现转运，此时要求转运单件设备重量不超过4吨。此外部分境外站存在条件艰苦、供电受限、建设时间短等问题，需减少现场安装部署的时间，实现快速安装。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供一种模块化、轻型化，易于包装、运输和快速安装的S/X/Ka三轴天线。为了实现上述目的，本专利技术提供一种S/X/Ka三轴天线，包括天线反射体和支撑天线反射体的三轴座架结构，所述天线反射体包括副面模块、天线主反射面和天线支撑模块，所述三轴座架结构包括俯仰组合模块、倾斜轴组合模块和方位组合模块，其中：所述副面模块包括副反射面和副面支撑机构，副面支撑机构将副反射面架设在天线主反射面的对面，将天线主反射面接收到的微波能量，通过副反射面的二次聚焦，使微波能量汇聚到安装在天线主反射面中部的馈源之内；所述天线支撑模块支撑天线主反射面的底面；所述俯仰组合模块包括俯仰箱单元、从左右两侧支撑俯仰箱单元的两个俯仰支撑单元和与分别与两个俯仰支撑单元连接的两个俯仰配重单元，俯仰支撑单元的顶面与天线反射体单元连接，底面与方位组合模块连接，所述倾斜轴组合模块包括斜转台单元和倾斜轴组合单元，斜转台单元一端与方位组合模块连接，另一端与倾斜轴组合单元连接，所述俯仰组合模块使得天线反射体垂直于俯仰轴运动，所述方位组合模块垂直于方位轴运动，所述倾斜轴组合模块使得所述方位组合模块的方位轴与大地铅垂线呈设定夹角，所述方位轴和所述俯仰轴垂直。优选地，所述天线主反射面包括多块天线面板，所述多块天线面板组合排列成从中心向四周辐射的多圈结构，所述天线面板采用碳纤维加蜂窝夹层粘接而成，上下两面都是碳纤维板，中间是铝蜂窝夹层，上表面金属化。进一步，优选地，单块天线面板的面积小于2㎡，天线主反射面分四圈。另外，优选地，所述天线支撑模块包括中心体和外包围中心体的背架，其中，所述中心体呈锥形，采用桁架结构，由钢管和T型钢形成中心体内圈和中心体外圈，中心体内圈和中线体外圈的上节点和下节点分别采用钢板连接，中心体内圈的钢管之间设置抗剪腹板，围成一个封闭空间；所述背架包括辐射梁和环梁，所述环梁沿天线主反射面中心呈环形布置，用于架设不同圈的天线面板，所述辐射梁沿主反射面中心呈发散布置，用于连接不同环梁。优选地，所述副面模块包括副反射面和副面支撑机构，所述副反射面采用铝合金加蜂窝夹层粘接而成，所述副面支撑机构包括多根副面撑腿，所述副面撑腿为桁架结构。优选地，辐射梁、环梁、副面撑腿采用碳纤维管，通过钢接头的形式与其他构件连接。优选地，还包括第一面板调整机构或/和第二面板调整机构，所述第一面板调整机构包括多个调整螺栓，设置在天线主反射面和背架之间，调整天线主反射面相对于背架的位置；所述第二面板调整机构包括第一框架和第二框架，均固定在副面支撑机构上，第一框架和副反射面固定连接，组成第二框架的固定杆上设置有滑槽，通过调整螺栓连接第一框架和第二框架，通过调整螺栓在滑槽中的滑动，调整副反射面相对于主反射面的位置。优选地，所述方位组合模块包括方位底座、方位转盘轴承、方位转台、方位驱动系统和方位减速箱，所述方位转台通过方位转盘轴承和方位底座连接，所述方位转盘轴承还与方位减速箱连接，所述方位驱动系统安装在方位底座上，驱动所述方位减速箱带动所述方位转盘轴承转动，从而带动方位转台转动。优选地，所述俯仰箱单元包括俯仰箱、俯仰驱动系统和俯仰减速箱，所述俯仰支撑单元包括叉臂和俯仰转盘轴承和俯仰轴，所述叉臂通过俯仰轴和俯仰转盘轴承悬挂于俯仰箱侧面，所述俯仰减速箱与所述俯仰转盘轴承连接，所述俯仰驱动系统驱动所述俯仰减速箱带动转盘轴承和叉臂绕俯仰轴做俯仰运动。优选地，所述倾斜轴组合单元包括倾斜轴底座、倾斜轴转盘轴承、倾斜轴减速箱和倾斜轴驱动系统，斜轴驱动系统设置在斜轴底座上，斜转台单元通过斜轴转盘轴承与斜轴底座连接，倾斜轴转盘轴承还连接倾斜轴减速箱，倾斜轴驱动系统驱动倾斜轴减速箱带动斜转台单元运动，实现倾斜轴运动。优选地，所述天线主反射面的第一圈16块天线面板，后三圈每圈32块天线面板，共112块天线面板，每块天线面板面积都在1.5m2左右，天线面板四个角上预埋金属连接块；所述天线支撑模块包括中心体和外包围中心体的背架，其中，所述中心体呈锥形，采用桁架结构，由钢管和T型钢形成中心体内圈和中心体外圈，中心体外圈16个节点，中心体内圈8个节点均匀分布，中心体上下表面均采用一块钢板将所有节点连成一体，钢板中间让开节点处掏空，内圈8根钢管之间加抗剪腹板，围成一个封闭空间；所述背架包括辐射梁、环梁、副梁和交叉杆，所述环梁沿天线主反射面中心呈环形布置，用于架设不同圈的天线面板，所述辐射梁沿主反射面中心呈发散布置，用于连接不同环梁，所述交叉杆倾斜连接在不同环梁之间，所述副梁设置在相邻辐射梁之间，沿主反射面中心呈辐射状；所述副面模块包括副反射面、副面支撑机构和第二面板调整机构，副面支撑机构包括四根副面撑腿，每根副面撑腿分别连接到背架的辐射梁的第二环和第三环两个节点上，其中，所述辐射梁、环梁、副梁、交叉杆和副面撑腿采用碳纤维圆管，通过钢接头的形式与其他构件连接，所述钢接头为外径与碳纤维圆管内径相同的钢管，一端插入碳纤维圆管内与碳纤维圆管胶粘到一起，另一端焊上钢板，其他构件采用螺栓连接到钢板上。有益效果上述S/X/Ka三轴天线进行模块化设计，使得天线在工作环境、吊装及运输条件受限的情况下，亦可实现运输和快速安装，并可实现优异的天线动态性能。上述S/X/Ka三轴天线对天线和天线座从材料、结构型式、结构尺寸以及结构件的截面参数等设计参数都进行了全面的优化，设计了满足强度、刚度和精度要求的轻型高精度天线结构系统。从材料上选择轻型化、低温性能好的材料，如天线主反射体采用轻型碳纤维复合材料结构，与传统的钢结构背架形式、铝反射体比较，天线反射体结构重量大大减轻。从结构形式上考虑，辐射梁、环梁选用刚重比较好的碳纤维材料代替传统的角钢、T型钢形式，减轻天线背架系统的重量；天线副面及其支撑件由传统的钢支撑件更改为碳纤维材料；天线中心体采用桁架式结构形式，在满足刚度、强度的前提下，通过结构变形的力学分析及优化设计，尽可能减小中心体尺寸及重量。附图说明通过参考以下具体实施方式并且结合附图，本专利技术的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：图1是本专利技术所述S/X/Ka三轴天线的立体示意图；图2是本专利技术所述天线主反射面的示意图；图3是天线面板的示意图；图4是本专利技术所述中心体的示意图；图5a是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种S/X/Ka三轴天线，其特征在于，包括天线反射体和支撑天线反射体的三轴座架结构，所述天线反射体包括副面模块、天线主反射面和天线支撑模块，所述三轴座架结构包括俯仰组合模块、方位组合模块和倾斜轴组合模块，其中：所述副面模块包括副反射面和副面支撑机构，副面支撑机构将副反射面架设在天线主反射面的对面，将天线主反射面接收到的微波能量，通过副反射面的二次聚焦，使微波能量汇聚到安装在天线主反射面中部的馈源之内；所述天线支撑模块支撑天线主反射面的底面；所述俯仰组合模块包括俯仰箱单元、从左右两侧支撑俯仰箱单元的两个俯仰支撑单元和与分别与两个俯仰支撑单元连接的两个俯仰配重单元，俯仰支撑单元的顶面与天线反射体单元连接，底面与方位组合模块连接，所述倾斜轴组合模块包括斜转台单元和倾斜轴组合单元，斜转台单元一端与方位组合模块连接，另一端与倾斜轴组合单元连接，所述俯仰组合模块使得天线反射体垂直于俯仰轴运动，所述方位组合模块垂直于方位轴运动，所述倾斜轴组合模块使得所述方位组合模块的方位轴与大地铅垂线呈设定夹角，所述方位轴和所述俯仰轴垂直。

【技术特征摘要】
1.一种S/X/Ka三轴天线，其特征在于，包括天线反射体和支撑天线反射体的三轴座架结构，所述天线反射体包括副面模块、天线主反射面和天线支撑模块，所述三轴座架结构包括俯仰组合模块、方位组合模块和倾斜轴组合模块，其中：所述副面模块包括副反射面和副面支撑机构，副面支撑机构将副反射面架设在天线主反射面的对面，将天线主反射面接收到的微波能量，通过副反射面的二次聚焦，使微波能量汇聚到安装在天线主反射面中部的馈源之内；所述天线支撑模块支撑天线主反射面的底面；所述俯仰组合模块包括俯仰箱单元、从左右两侧支撑俯仰箱单元的两个俯仰支撑单元和与分别与两个俯仰支撑单元连接的两个俯仰配重单元，俯仰支撑单元的顶面与天线反射体单元连接，底面与方位组合模块连接，所述倾斜轴组合模块包括斜转台单元和倾斜轴组合单元，斜转台单元一端与方位组合模块连接，另一端与倾斜轴组合单元连接，所述俯仰组合模块使得天线反射体垂直于俯仰轴运动，所述方位组合模块垂直于方位轴运动，所述倾斜轴组合模块使得所述方位组合模块的方位轴与大地铅垂线呈设定夹角，所述方位轴和所述俯仰轴垂直。2.根据权利要求1所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，所述天线主反射面包括多块天线面板，所述多块天线面板组合排列成从中心向四周辐射的多圈结构，所述天线面板采用碳纤维加蜂窝夹层粘接而成，上下两面都是碳纤维板，中间是铝蜂窝夹层，上表面金属化。3.根据权利要求2所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，单块天线面板的面积小于2㎡，天线主反射面分四圈。4.根据权利要求2所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，所述天线支撑模块包括中心体和外包围中心体的背架，其中，所述中心体呈锥形，采用桁架结构，由钢管和T型钢形成中心体内圈和中心体外圈，中心体内圈和中线体外圈的上节点和下节点分别采用钢板连接，中心体内圈的钢管之间设置抗剪腹板，围成一个封闭空间；所述背架包括辐射梁和环梁，所述环梁沿天线主反射面中心呈环形布置，用于架设不同圈的天线面板，所述辐射梁沿主反射面中心呈发散布置，用于连接不同环梁。5.根据权利要求1所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，所述副面模块包括副反射面和副面支撑机构，所述副反射面采用铝合金加蜂窝夹层粘接而成，所述副面支撑机构包括多根副面撑腿，所述副面撑腿为桁架结构。6.根据权利要求4或5所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，辐射梁、环梁、副面撑腿采用碳纤维管，通过钢接头的形式与其他构件连接。7.根据权利要求2或5所述的S/X/Ka三轴天线，其特征在于，还包括第一面板调整机构或/和第二面板调整机构，所述第一面板调整机构包括多个调整螺栓，设置在天线主反射面和背架之间，调整天线主反射面相对于背架的位置；所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯旭祥，王强，王永华，张洪群，李安，卓普辉，邢毅，牛童瑶，李凡，李亚林，张雨濛，王建平，祝自军，唐梦辉，
申请(专利权)人：中国科学院遥感与数字地球研究所，中国电子科技集团公司第三十九研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11