天线阵面制造技术

本发明专利技术提供的一种天线阵面，包括：面板；加强筋单元，若干个加强筋单元依次设置在面板的一侧；其中加强筋单元包括交叉设置的第一加强筋及第二加强筋，第一加强筋与第二加强筋之间的夹角为60°。与现有技术相对，本发明专利技术具有如下优势：本发明专利技术的天线阵面为柔性薄板，质量轻，收拢状态的应变能较小，展开时易于控制，可靠平稳；本发明专利技术的天线阵面可卷曲在足够小的空间而不发生塑性变形，有利于天线高收纳比设计；本发明专利技术对阵面形状采用整体加工成型的方式，工艺成熟，形面精度高，可直接加工出不同形状的阵面，适用范围广；本发明专利技术的天线阵面加强条布置使柔性阵面具备一定刚度，有一定的在轨形状保持能力；采用碳纤维复合材料，在轨热变形小。

Antenna array

【技术实现步骤摘要】
天线阵面
本专利技术涉及航天器天线阵面结构，具体为一种复合材料低变形抛物柱面天线阵面。
技术介绍
大型可展开天线是近年来航天
研究的热点，收纳比、重量、形面精度是可展天线设计中要考虑的重要指标。按照天线的结构形式，目前国内外已研制出网状天线、固面天线以及充气式展开天线三类。网状天线的特点是阵面多采用轻质的可以折叠的金属网编制而成，阵面后有背架支撑，通过背架的收缩与伸展实现天线的收展，网状天线已衍生出径向肋、缠绕肋、环形桁架式等多种形式，具备很高的收纳比，已投入在轨使用的网状天线口径可达20m以上，但尺寸的增大使得网状天线形面精度的控制尤为复杂，背架的存在也大大增加了天线质量。固面天线的阵面一般由整块柔性薄壳构成，常见的阵面材料有CFRP(碳纤维增强塑料板)，依靠薄壳收拢时存储的应变能展开。固面天线具备较高的形面精度，但是收拢状态的体积越小，阵面的应变能越大，使得展开过程难以平稳可控，所以固面天线的收纳比一般较低。充气式天线在收纳比方面优势显著，但材料技术的发展制约了其形面精度，且空间环境中的碎片撞击等因素降低了其可靠性。目前在轨使用的可展开天线以抛物面型为主，英国剑桥大学可展结构实验室曾研究了一种折叠抛物柱面天线，阵面选用刚度较大的碳纤维增强塑料板，阵面在卷曲状态被折叠，展开过程存在一定的冲击。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种有利于提高天线收纳比、形面精度、可靠性等关键性能的轻量化的天线阵面。为了达到上述专利技术目的，本专利技术提供的一种天线阵面，包括：面板；加强筋单元，若干个所述加强筋单元依次设置在所述面板的一侧；其中所述加强筋单元包括交叉设置的第一加强筋及第二加强筋，所述第一加强筋与所述第二加强筋之间的夹角为60°。优选地，若干个所述加强筋单元交错设置。优选地，相邻的所述第一加强筋之间的间距为400mm。优选地，相邻的所述第二加强筋之间的间距为400mm。优选地，所述第一加强筋及所述第二加强筋的宽度为5mm、厚度为0.8mm。优选地，在所述面板的另一侧涂布有金属膜。优选地，所述面板的厚度为0.3mm～0.5mm。优选地，所述面板为抛物柱面形。优选地，所述面板的材质为碳纤维复合材料。与现有技术相对，本专利技术具有如下优势：(1)本专利技术的天线阵面为柔性薄板，质量轻，收拢状态的应变能较小，展开时易于控制，可靠平稳；(2)本专利技术的天线阵面可卷曲在足够小的空间而不发生塑性变形，有利于天线高收纳比设计；(3)本专利技术对阵面形状采用整体加工成型的方式，工艺成熟，形面精度高，可直接加工出不同形状的阵面，适用范围广；(4)本专利技术的天线阵面加强条布置使柔性阵面具备一定刚度，有一定的在轨形状保持能力；(5)采用碳纤维复合材料，在轨热变形小。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征目的和优点将会变得更明显。图1为本专利技术天线阵面结构示意图一；图2为本专利技术天线阵面结构示意图二。1-面板2-第一加强筋3-第二加强筋具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。天线阵面采用碳纤维复合铺层材料，厚度在0.3mm～0.5mm范围。碳纤维薄板密度低、质量轻，卷曲状态下的阵面不易发生塑性变形，应变能较低，展开后为抛物柱面形状。阵面形状基于碳纤维薄板成型工艺，采用直接加工成型的方式，面对航天器的不同需求，可适应不同尺寸的抛物柱面天线阵面。展开状态下阵面变形低，可在加工成型阶段直接控制形面精度。通过拓扑优化的方法，在阵面背部设计出呈交叉形状的加强筋，可提升阵面的刚度，使阵面在轨展开后具有一定的形状保持能力。阵面表面覆有一层金属膜，具备较高的反射率，保证天线的高增益。如图1、图2所示，本专利技术提供了一种天线阵面，包括：天线阵面整体均采用碳纤维复合材料，天线面板1内表面覆有一层金属膜，背面有交错布置的加强筋单元，加强筋单元的布置方式如图2所示。下面以一个长3.5m，宽0.955m，厚0.3mm的阵面为例说明加强筋的位置以及尺寸：首先在阵面的四条边上布置加强筋作为阵面的边框，随后在阵面上布置与长边成60°夹角的第一加强筋2和第二加强筋3，相邻的两条平行的第一加强筋2或第二加强筋3之间的垂直距离为400mm，第一加强筋2或第二加强筋3的宽度为5mm，厚度为0.8mm。应当指出的是，在不脱离本专利技术构思的前提下，对阵面以及加强筋的相关尺寸进行修改，亦均在本专利技术的保护范围内。天线阵面利用碳纤维薄板成型工艺直接加工为抛物柱面形，在加强筋处增设碳纤维复合铺层以增加强度。若需要不同形状与尺寸的阵面，只需修改碳纤维薄板的生产模具，同时，形面精度的控制直接在加工成型时保证。阵面的两侧长边上可等距打孔，通过螺钉连接或拉簧连接的方式与航天器上伸展臂连接。发射时，阵面与伸展臂卷曲于收纳箱中，入轨后，由电机驱动伸展臂有源展开，阵面在伸展臂的支撑下展开为自由形状，加强筋保证天线阵面的刚度，使其在轨保持为抛物柱面，并满足形面精度的要求。以上对本专利技术的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本专利技术并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本专利技术的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线阵面，其特征在于，包括：面板；加强筋单元，若干个所述加强筋单元依次设置在所述面板的一侧；其中所述加强筋单元包括交叉设置的第一加强筋及第二加强筋，所述第一加强筋与所述第二加强筋之间的夹角为60°。

【技术特征摘要】
1.一种天线阵面，其特征在于，包括：面板；加强筋单元，若干个所述加强筋单元依次设置在所述面板的一侧；其中所述加强筋单元包括交叉设置的第一加强筋及第二加强筋，所述第一加强筋与所述第二加强筋之间的夹角为60°。2.根据权利要求1所述的天线阵面，其特征在于，若干个所述加强筋单元交错设置。3.根据权利要求1所述的天线阵面，其特征在于，相邻的所述第一加强筋之间的间距为400mm。4.根据权利要求1所述的天线阵面，其特征在于，相邻的所述第二加强筋之...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵枝凯，王智磊，杜三虎，陈夜，杨铭波，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31