本發明專利技術公開了一種基于剪刀式桁架結構的靜電成形薄膜反射面天線，由剪刀式桁架結構、柔索、基礎索網電極、薄膜反射面、靜電電源組成。剪刀式桁架結構為整個結構提供支撐，柔索交錯設置在剪刀式桁架結構內側，基礎索網電極通過柔索與剪刀式桁架結構相連，薄膜反射面固定在基礎索網電極之上，與剪刀式桁架結構相連并固定，靜電電源為基礎索網電極提供高電勢，為薄膜反射面提供接地低電勢。收攏時，柔索、基礎索網電極與薄膜反射面收攏在剪刀式桁架結構的空余空間內；展開時，柔索繃緊并支撐基礎索網電極，薄膜反射面在靜電電源輸出的靜電力作用下形成拋物面形狀。本發明專利技術具有收攏體積小，結構簡單的優點，可用于高精度靜電成形薄膜反射面天線中。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于衛星天線
，具體涉及衛星天線領域中的一種基于剪刀式桁架結構的靜電成形薄膜反射面天線，可應用于高精度靜電成形薄膜反射面天線設計中。
技術介紹
航天科技的快速發展對星載可展開天線提出了越來越高的要求，主要表現在大口徑和高精度兩個方面。未來通信、對地遙感探測等領域也對大口徑、高精度的星載天線有著潛在的需求。目前發展較為成熟的星載反射面天線，例如徑向肋、構架式、周邊桁架等網狀可展開反射面天線等都難以同時滿足大口徑、高精度的要求。為此，出現了以靜電成形薄膜反射面天線為代表的多種新概念天線。靜電成形薄膜反射面天線在面密度、展開性能以及在軌熱環境下的形面保持等方面，具有突出的優勢，因此受到了眾多國際宇航研究機構的高度關注和廣泛研究。靜電成形薄膜反射面天線是通過在高壓電極和接地鍍金屬薄膜之間形成靜電場，由靜電力控制薄膜反射面表面形狀的一種主動反射面。自上世紀70年代末以來，國內外很多研究機構都已開展了對靜電成形薄膜反射面天線的研究。2004年，美國SRS.technologys公司和NorthropGrumman公司公開了一種靜電成形薄膜反射面原理樣機(S.P.Chodimella,J.D.Moore,J.Otto,H.Fang,Designevaluationofalargeaperturedeployableantenna,47thAIAA/ASME/ASCE/AHS/ASCStructures,StructuralDynamics,andMaterialsConference,1-4May2006,Newport,RhodeIsland,USA)。該靜電成形薄膜反射面天線，由AstroMesh結構、薄膜支撐結構、鋪設在AstroMesh結構前索網上的高壓控制電極、接地薄膜和多通道供電系統組成。該文獻提出的這種靜電成形薄膜反射面天線是基于AstroMesh周邊桁架式的天線形式，由于結構形式決定，當天線口徑大時，天線整體剛度會下降很多。薄膜反射面是張拉在周邊桁架上方的反射面支撐結構上的，即需要在周邊桁架上方設計薄膜支撐結構。支撐結構的存在不僅會使結構整體質量增加，還會增加系統設計難度。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述已有技術的不足，提出一種基于剪刀式桁架結構的靜電成形薄膜反射面天線，解決目前靜電成形薄膜天線收納體積大、設計支撐結構的問題。本專利技術的技術方案是：基于剪刀式桁架結構的靜電成形薄膜反射面天線，包括剪刀式桁架結構、柔索、基礎索網電極、薄膜反射面、靜電電源，所述的剪刀式桁架結構包括m個展開單元，采用斜桿連接剪刀式鉸鏈實現整個天線系統的收攏與展開，其中m≥6，且為6的整數倍；所述的柔索交錯布置在剪刀式桁架結構的內側，并與剪刀式桁架結構在展開單元接頭處相連接；所述的基礎索網電極鋪設在柔索上方，并與剪刀式桁架結構在展開單元接頭處相連接；所述的薄膜反射面通過與剪刀式桁架結構上端相連固定在基礎索網電極上方；所述的靜電電源通過電纜為基礎索網電極提供高電勢，為薄膜反射面提供接地電勢，使薄膜反射面形成拋物面形狀。上述的剪刀式桁架結構的每個展開單元包括固定接頭、滑動接頭、剪刀式鉸鏈、豎桿以及斜桿；所述固定接頭設于豎桿的上端，所述滑動接頭與豎桿滑動連接，所述固定接頭以及滑動接頭還分別通過斜桿與剪刀式鉸鏈連接。上述固定接頭包括掛膜螺桿與固定接頭主體，固定接頭主體的下側面與豎桿的上端連接；掛膜螺桿設于固定接頭主體面朝剪刀式桁架結構中心線的側面上；所述薄膜反射面通過柔索與掛膜螺桿連接；所述固定接頭主體由向剪刀式桁架結構中心線方向傾斜的左右對稱的兩端組成，該兩端之間的夾角為(180×(m-2))/m度；所述滑動接頭包括滑動接頭主體與環扣，所述滑動接頭主體的兩端分別與斜桿連接，滑動接頭主體的中部與豎桿滑動連接；所述環扣位于滑動接頭主體面朝剪刀式桁架結構中心線的側面上，基礎索網電極通過柔索連接到環扣上；所述剪刀式鉸鏈的四個臂分別與一根斜桿相連，通過剪刀展開、合攏的方式實現整個天線結構的展開與收攏。上述柔索包括背向索、豎向索、電極拉索，背向索通過環扣連接到剪刀式桁架結構上，背向索通過豎向索與基礎索網電極連接，基礎索網電極通過電極拉索與剪刀式桁架結構連接；電極拉索具體通過滑動接頭上的環扣與剪刀式桁架結構連接。上述基礎索網電極包括拉索、薄膜電極，其中拉索編織為三角形網格形式，將薄膜電極放樣成對應的三角形網格形式，裁剪后粘接在拉索所圍成的若干個三角形上，形成基礎索網電極。上述薄膜反射面包括薄膜、薄膜裙邊拉索，薄膜由薄膜材料制作而成，薄膜周邊設置薄膜裙邊拉索，薄膜反射面通過薄膜裙邊拉索與剪刀式桁架結構連接；薄膜裙邊拉索具體通過固定接頭上的掛膜螺桿與剪刀式桁架結構連接。本專利技術的有益效果：本專利技術將靜電成形薄膜天線結構中的基礎索網電極、薄膜反射面、柔索與剪刀式桁架結構相結合，即采用剪刀式桁架結構實現天線的收攏與展開。與現有技術相比具有以下優點：1.本專利技術采用了剪刀式桁架結構為整個天線系統的支撐結構形式，該剪刀式桁架結構可收攏與展開，在收攏時只占有較少空間，收攏高度為剪刀式桁架結構的豎桿高，相比于同尺寸的基于AstroMesh結構的靜電成形薄膜天線，收攏體積顯著減少，發射成本得到降低；2.本專利技術采用了剪刀式桁架結構支撐薄膜反射面與基礎索網電極，其固定接頭與滑動接頭分別連接薄膜反射面與基礎索網電極，避免了AstroMesh結構額外需要在桁架上方設計薄膜支撐結構的問題，具有結構簡單的優點，降低了天線系統的設計復雜度。以下將結合附圖對本專利技術做進一步詳細說明。附圖說明圖1是本專利技術的整體展開結構示意圖；圖2是本專利技術的剪刀式桁架結構示意圖；圖3是本專利技術中剪刀式桁架結構上的固定接頭示意圖；圖4是本專利技術中固定接頭內的掛膜螺桿示意圖；圖5是本專利技術中剪刀式桁架結構上的滑動接頭示意圖；圖6是本專利技術中剪刀式桁架結構上的剪刀式鉸鏈示意圖；圖7是本專利技術中柔索結構示意圖；圖8是本專利技術中基礎索網電極示意圖；圖9是本專利技術中薄膜反射面示意圖；圖10是本專利技術中靜電電源供電示意圖；圖11是本專利技術的天線結構收攏示意圖。附圖標記說明：1、剪刀式桁架結構；2、柔索；3、基礎索網電極；4、薄膜反射面；5、靜電電源；11、固定接頭；12、滑動接頭；13、剪刀式鉸鏈；14、豎桿；15、斜桿；111、掛膜螺桿；112、固定接頭主體；1121、六角螺母；1122、螺桿；1123、銷釘；121、滑動接頭主體；122、環扣；131、臂；21、背向索；22、豎向索；23、電極拉索；31、拉索；32、薄膜電極；41、薄膜；42、薄膜裙邊拉索。具體實施方式下面結合附圖，對本專利技術作進一步的詳細描述：參照圖1、圖2，本專利技術包括剪刀式桁架結構1、柔索2、基礎索網電極3、薄膜反射面4、靜電電源5，所述的剪刀式桁架結構1包括m個展開單元，采用斜桿15連接剪刀式鉸鏈13實現整個天線系統的收攏與展開，其中m≥6，且為6的整數倍；所述的柔索2交錯布置在剪刀式桁架結構1的內側，并與剪刀式桁架結構1在展開單元接頭處相連接；所述的基礎索網電極3鋪設在柔索2上方，并與剪刀式桁架結構1在展開單元接頭處相連接；所述的薄膜反射面4通過與剪刀式桁架結構1上端相連固定在基礎索網電極3上方；所述的靜電電源5通過電纜本文檔來自技高網...
【技術保護點】
基于剪刀式桁架結構的靜電成形薄膜反射面天線，包括剪刀式桁架結構(1)、柔索(2)、基礎索網電極(3)、薄膜反射面(4)、靜電電源(5)，其特征在于：所述的剪刀式桁架結構(1)包括m個展開單元，采用斜桿(15)連接剪刀式鉸鏈(13)實現整個天線系統的收攏與展開，其中m≥6，且為6的整數倍；所述的柔索(2)交錯布置在剪刀式桁架結構(1)的內側，并與剪刀式桁架結構(1)在展開單元接頭處相連接；所述的基礎索網電極(3)鋪設在柔索(2)上方，并與剪刀式桁架結構(1)在展開單元接頭處相連接；所述的薄膜反射面(4)通過與剪刀式桁架結構(1)上端相連固定在基礎索網電極(3)上方；所述的靜電電源(5)通過電纜為基礎索網電極(3)提供高電勢，為薄膜反射面(4)提供接地電勢，使薄膜反射面(4)形成拋物面形狀。
【技術特征摘要】
1.基于剪刀式桁架結構的靜電成形薄膜反射面天線，包括剪刀式桁架結構(1)、柔索(2)、基礎索網電極(3)、薄膜反射面(4)、靜電電源(5)，其特征在于：所述的剪刀式桁架結構(1)包括m個展開單元，采用斜桿(15)連接剪刀式鉸鏈(13)實現整個天線系統的收攏與展開，其中m≥6，且為6的整數倍；所述的柔索(2)交錯布置在剪刀式桁架結構(1)的內側，并與剪刀式桁架結構(1)在展開單元接頭處相連接；所述的基礎索網電極(3)鋪設在柔索(2)上方，并與剪刀式桁架結構(1)在展開單元接頭處相連接；所述的薄膜反射面(4)通過與剪刀式桁架結構(1)上端相連固定在基礎索網電極(3)上方；所述的靜電電源(5)通過電纜為基礎索網電極(3)提供高電勢，為薄膜反射面(4)提供接地電勢，使薄膜反射面(4)形成拋物面形狀。2.根據權利要求1所述的基于剪刀式桁架結構的靜電成形薄膜反射面天線，其特征在于：所述的剪刀式桁架結構(1)的每個展開單元包括固定接頭(11)、滑動接頭(12)、剪刀式鉸鏈(13)、豎桿(14)以及斜桿(15)；所述固定接頭(11)設于豎桿(14)的上端，所述滑動接頭(12)與豎桿(14)滑動連接，所述固定接頭(11)以及滑動接頭(12)還分別通過斜桿(15)與剪刀式鉸鏈(13)連接。3.根據權利要求2所述的基于剪刀式桁架結構的靜電成形薄膜反射面天線，其特征在于：所述固定接頭(11)包括掛膜螺桿(112)與固定接頭主體(111)，固定接頭主體(111)的下側面與豎桿(14)的上端連接；掛膜螺桿(112)設于固定接頭主體(111)面朝剪刀式桁架結構(1)中心線的側面上；所述薄膜反射面(4)通過柔索(2)與掛膜螺桿(112)連接；所述固定接頭主體(111)由向剪刀式桁架結構(1)中心線方向傾斜的左右對稱的兩端組成，該兩端之間的夾角為(180...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張樹新，姜文明，杜敬利，段寶巖，張逸群，宋立偉，楊東武，崔傳貞，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61
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