一种大口径车载可展开复合材料天线制造技术

本发明专利技术公开了一种大口径车载可展开复合材料天线，包括安装托盘、固定反射面、多片可展开瓜瓣反射面及多个驱动件，固定反射面的外圈边缘均匀开设有多个相间的定位凹槽和定位凸缘，瓜瓣反射面底端背面均可铰接于安装托盘的顶部外周边缘，驱动件驱动瓜瓣反射面展开时，各瓜瓣反射面的底端分别定位于相应的定位凹槽内或定位凸缘上，相邻两片瓜瓣反射面之间通过一支撑组件支撑限位；驱动件驱动瓜瓣反射面收拢时，定位于定位凹槽内的瓜瓣反射面向天线底部收拢，定位于定位凸缘上的瓜瓣反射面向天线顶部收拢。具有高精度、高刚度、轻量化、大收纳比、可自动收展等优点，满足车辆搭载和公路超限运输的要求，可用于地面车载移动通信系统和卫星通信系统中。

【技术实现步骤摘要】
一种大口径车载可展开复合材料天线
本专利技术涉及到一种天线，具体涉及到一种大口径车载可展开复合材料天线。
技术介绍
在现代通信系统中，天线作为向空间发射或接收电磁波的装置，对通信性能起着决定性作用。随着信息量的增大，人们对天线的大容量、大功率、多谱段等功能需求变得越来越迫切，需要以增大天线的口径为前提。对于可移动天线，在口径增大的同时，也加大了运输难度。目前，直径3米以上车载整体反射面天线的应用受到制约，因此大口径可展开天线的研制逐渐引起重视，成为研究热点。可展开天线是在运输、储藏状态下折叠为较小尺寸的单元(此时为收拢状态)，工作时通过展开机构按照设计的方式进行解锁、展开、锁定，成为反射面天线(此时为展开状态)。天线的展开过程比较复杂，采用金属材料制作的天线反射面在展开时容易受到冲击、振动而影响工作性能，同时由于热膨胀系数大，环境温度的波动也会恶化天线反射面的精度。随着各种新型材料的使用和加工装配技术的提高，天线反射面和承力结构开始采用碳纤维复合材料进行制造，以减小重力变形和温度变形、保证工作精度，同时具有比强度、比刚度高等优点，极大地减轻了天线重量。到目前为止，车载可展开复合材料天线一般采用伞状网面天线或固面天线，收纳比(反射面展开直径与收拢直径之比)有限，展开效率和反射面精度、刚度比较低，而且对操作人员的技术水平要求高。总体来看，现有的可展开天线具有结构复杂、质量大、展开效率低等缺点，需要在高精度、大收纳比、轻量化等方面进行技术创新。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种具有高精度、高刚度、轻量化、大收纳比、可自动收展的大口径车载可展开复合材料天线。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种大口径车载可展开复合材料天线，包括安装托盘、固定连接于安装托盘顶部的固定反射面、多片可展开与固定反射面形成完整的天线主反射面的瓜瓣反射面、以及多个驱动瓜瓣反射面收展的驱动件，所述固定反射面的外圈边缘均匀开设有多个凹凸相间的定位凹槽和定位凸缘，多片所述瓜瓣反射面的底端背面均可转动铰接于所述安装托盘的顶部外周边缘，所述驱动件驱动瓜瓣反射面展开时，各瓜瓣反射面的底端分别定位于相应的定位凹槽内或定位凸缘上，且相邻两片瓜瓣反射面之间通过一支撑组件支撑限位；所述驱动件驱动瓜瓣反射面收拢时，定位于定位凹槽内的瓜瓣反射面向天线底部收拢，定位于定位凸缘上的瓜瓣反射面向天线顶部收拢。作为上述技术方案的进一步改进：优选的，还包括一与所述主反射面共同组成反射系统的副反射面，所述固定反射面的中心设有一通孔并穿设一中心筒，所述副反射面装设于所述中心筒的顶端；所述主反射面的口径为6.3米。优选的，所述安装托盘为由上圆环和下圆环构成的中空圆台，所述上圆环通过若干个放射状筋板支撑于所述下圆环上，所述固定反射面的背面通过预埋螺纹件和胶接方式固接于所述上圆环上，所述中心筒的底端穿过上圆环和下圆环的中心孔并通过预埋螺纹件固接于下圆环的中心孔处。优选的，所述瓜瓣反射面设有16片，所述安装托盘的上圆环的外缘处均匀装设有16个瓜瓣反射面安装座，各瓜瓣反射面分别铰接于一所述的瓜瓣反射面安装座上并能绕铰接轴上下转动。优选的，所述驱动件为电动推杆，设有16件，各所述瓜瓣反射面的背部均通过预埋螺纹件连接一电动推杆驱动座，所述安装托盘的下圆环对应位置处通过预埋螺纹件连接一电动推杆连接座，各电动推杆的固定端均与相应的所述电动推杆连接座连接，伸缩端与相应的电动推杆驱动座连接，电动推杆的伸缩端均套设有防护伸缩套。优选的，所述电动推杆驱动瓜瓣反射面收展时需提供足够的驱动力，其最大驱动力F的计算过程如下：F＝M/Lmin；其中，Lmin为瓜瓣反射面在翻转过程中的最小驱动力臂；M为电动推杆驱动瓜瓣反射面匀速翻转时的驱动力矩，M应满足下述条件：M≥Mg+Mf+Mw其中，Mg为瓜瓣反射面的重力距，Mf为瓜瓣反射面的摩擦力距；Mw为瓜瓣反射面的风载力距；Mw＝C·q0·A·H其中，C为风载荷系数，A为瓜瓣反射面在迎风方向的投影面积，H为瓜瓣反射面的风载力臂，q0为基本风压；q0＝0.5ρ·V2其中，ρ为当地的空气密度，V为风速；所述电动推杆的额定功率P的计算过程如下：P＝F·v；其中，v为电动推杆的运动速度。优选的，所述电动推杆的运动行程为500mm，收展时间为15秒；电动推杆的运动速度v为0.05m/s，额定功率P为75W。优选的，所述支撑组件设有16组，各支撑组件均包括支撑杆和支撑杆固定插销，所述安装托盘的下圆环的边缘处通过预埋螺纹件均匀连接有16个支撑杆连接座，所述支撑杆的底端连接于对应的所述支撑杆连接座上，支撑杆的顶端在瓜瓣反射面展开后支撑在相邻两片瓜瓣反射面的背部连接处，并通过所述支撑杆固定插销插进支撑杆及背部连接处的同轴通孔内卡紧。优选的，还包括16组能对展开到位的相邻两片瓜瓣反射面进行紧固的固紧组件，各固紧组件均包括口面固定座和口面固定插销，所述口面固定座呈E字形，E字形口面固定座的三条平行的连接臂与相邻两片瓜瓣反射面的背部连接处的对应位置处设有同轴的固定连接孔，所述口面固定插销穿过所述固定连接孔并卡紧。优选的，所述固定反射面和瓜瓣反射面为碳纤维板状结构，内含蜂窝夹层；所述瓜瓣反射面的背面设有筋板；所述安装托盘为碳纤维复合材料夹心结构，中间是碳纤维蜂窝；所述支撑杆是中空的碳纤维复合材料杆件。优选的，所述中心筒、支撑杆固定插销、口面固定座和口面固定插销采用钛合金制成；所述瓜瓣反射面安装座、副反射面、电动推杆连接座、电动推杆驱动座、支撑杆连接座均采用铝合金制成。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术的大口径车载可展开复合材料天线，结构紧凑，满足口径大、高精度、高刚度、大收纳比、瓜瓣反射面可自动收展等要求。轻量化效果好，主反射面口径为6.3米时天线反射面部分的重量仅有220kg；收纳比大，运输时采用一部分瓜瓣反射面向天线顶端收拢、另一部分瓜瓣反射面向天线底部收拢的交叉错层折叠方式，6.3米主反射面收拢后包络直径小于2.5米，可满足车辆搭载和公路超限运输的要求；2、本专利技术的大口径车载可展开复合材料天线，支撑组件和固紧组件的结构简单、安装便捷，展开后并经支撑组件和固紧组件锁紧的6.3米主反射面刚度很高，在8级风(风速为20.7m/s)作用下面形精度保持为0.4mmRMS，满足高质量通信要求；3、本专利技术的大口径车载可展开复合材料天线，利用电动推杆驱动收展，自动化程度高、收展时间短、灵活机动，主反射面收展过程只有15秒；4、本专利技术的大口径车载可展开复合材料天线，天线主反射面具有高弹性模量、低热胀系数等特点，在各种野外恶劣工况环境下能够正常工作，工作温度范围为-40℃～55℃，储存温度范围为-45℃～70℃，在6级风(风速为13.8m/s)作用下可以实现瓜瓣反射面的正常收展。本专利技术可用于地面车载移动通信系统和卫星本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大口径车载可展开复合材料天线，其特征在于：包括安装托盘(4)、固定连接于安装托盘(4)顶部的固定反射面(1)、多片可展开与固定反射面(1)形成完整的天线主反射面的瓜瓣反射面(2)、以及多个驱动瓜瓣反射面(2)收展的驱动件，所述固定反射面(1)的外圈边缘均匀开设有多个凹凸相间的定位凹槽和定位凸缘，多片所述瓜瓣反射面(2)的底端背面均可转动铰接于所述安装托盘(4)的顶部外周边缘，所述驱动件驱动瓜瓣反射面(2)展开时，各瓜瓣反射面(2)的底端分别定位于相应的定位凹槽内或定位凸缘上，且相邻两片瓜瓣反射面(2)之间通过一支撑组件支撑限位；所述驱动件驱动瓜瓣反射面(2)收拢时，定位于定位凹槽内的瓜瓣反射面(2)向天线底部收拢，定位于定位凸缘上的瓜瓣反射面(2)向天线顶部收拢。/n

【技术特征摘要】
1.一种大口径车载可展开复合材料天线，其特征在于：包括安装托盘(4)、固定连接于安装托盘(4)顶部的固定反射面(1)、多片可展开与固定反射面(1)形成完整的天线主反射面的瓜瓣反射面(2)、以及多个驱动瓜瓣反射面(2)收展的驱动件，所述固定反射面(1)的外圈边缘均匀开设有多个凹凸相间的定位凹槽和定位凸缘，多片所述瓜瓣反射面(2)的底端背面均可转动铰接于所述安装托盘(4)的顶部外周边缘，所述驱动件驱动瓜瓣反射面(2)展开时，各瓜瓣反射面(2)的底端分别定位于相应的定位凹槽内或定位凸缘上，且相邻两片瓜瓣反射面(2)之间通过一支撑组件支撑限位；所述驱动件驱动瓜瓣反射面(2)收拢时，定位于定位凹槽内的瓜瓣反射面(2)向天线底部收拢，定位于定位凸缘上的瓜瓣反射面(2)向天线顶部收拢。


2.根据权利要求1所述的大口径车载可展开复合材料天线，其特征在于：还包括一与所述主反射面共同组成反射系统的副反射面(6)，所述固定反射面(1)的中心设有一通孔并穿设一中心筒(5)，所述副反射面(6)装设于所述中心筒(5)的顶端；所述主反射面的口径为6.3米。


3.根据权利要求2所述的大口径车载可展开复合材料天线，其特征在于：所述安装托盘(4)为由上圆环和下圆环构成的中空圆台，所述上圆环通过若干个放射状筋板支撑于所述下圆环上，所述固定反射面(1)的背面通过预埋螺纹件和胶接方式固接于所述上圆环上，所述中心筒(5)的底端穿过上圆环和下圆环的中心孔并通过预埋螺纹件固接于下圆环的中心孔处。


4.根据权利要求3所述的大口径车载可展开复合材料天线，其特征在于：所述瓜瓣反射面(2)设有16片，所述安装托盘(4)的上圆环的外缘处均匀装设有16个瓜瓣反射面安装座(3)，各瓜瓣反射面(2)分别铰接于一所述的瓜瓣反射面安装座(3)上并能绕铰接轴上下转动。


5.根据权利要求4所述的大口径车载可展开复合材料天线，其特征在于：所述驱动件为电动推杆(7)，设有16件，各所述瓜瓣反射面(2)的背部均通过预埋螺纹件连接一电动推杆驱动座(9)，所述安装托盘(4)的下圆环对应位置处通过预埋螺纹件连接一电动推杆连接座(8)，各电动推杆(7)的固定端均与相应的所述电动推杆连接座(8)连接，伸缩端与相应的电动推杆驱动座(9)连接，电动推杆(7)的伸缩端均套设有防护伸缩套(10)。


6.根据权利要求5所述的大口径车载可展开复合材料天线，其特征在于：所述电动推杆(7)驱动瓜瓣反射面(2)收展时需提供足够的驱动力，其最大驱动力F的计算过程如下：
F＝M/Lmin；
其中，Lmi...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林才，王贵林，李嘉祥，彭国勋，刘珺，王洲，
申请(专利权)人：湖南航天环宇通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43