本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的可展開錐形螺旋陣列天線。

背景技術(shù)：

螺旋天線是一種具有螺旋形狀的天線。它由導(dǎo)電性能良好的金屬螺旋線組成，通常用同軸線饋電，同軸線的芯線和螺旋線的一端相連接，同軸線的外導(dǎo)體則和接地的金屬網(wǎng)(或板)相連接。目前，螺旋天線已經(jīng)成為無線電通信通信系統(tǒng)中的最主要設(shè)備之一，是決定通信質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。許多衛(wèi)星包括氣象衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、全球定位系統(tǒng)等都裝有螺旋天線。

由于螺旋天線具有圓極化、高增益及簡(jiǎn)單性等特點(diǎn)，他們被廣泛的單獨(dú)使用和組陣，或者作為其他天線的饋源。其中，尤其以錐形螺旋天線更為優(yōu)異，其具有圓極化、寬波束特性，且能保持良好的低仰角增益，使其在維持與通信衛(wèi)星的通信鏈路方面擁有優(yōu)良的效果。

隨著社會(huì)和科技的進(jìn)步，無線通信技術(shù)得到迅速發(fā)展，對(duì)天線的性能也提出了更高的要求，如高增益、窄波束、低副瓣以及波束掃描等，這對(duì)于單一天線來說已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)。為此，通過將若干天線單元按照一定的方式組合排列成陣列天線，并給予合理的激勵(lì)系數(shù)，可以較好地滿足這些設(shè)計(jì)要求。

然而，目前的陣列天線多是剛體結(jié)構(gòu)，使得陣列天線總體質(zhì)量過大、裝配復(fù)雜、占用空間大、運(yùn)輸不便以及生產(chǎn)成本很高，故設(shè)計(jì)一種基于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的可展開錐形螺旋陣列天線顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的可展開錐形螺旋陣列天線，旨在解決目前陣列螺旋天線中多采用剛體結(jié)構(gòu)，從而造成的陣列螺旋天線總體質(zhì)量過大、裝配復(fù)雜、占用空間大、運(yùn)輸不便以及生產(chǎn)成本高的問題。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

一種基于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的可展開錐形螺旋陣列天線，包括呈陣列分布的錐形螺旋天線，連接所述錐形螺旋天線的上網(wǎng)面和下網(wǎng)面，連接上網(wǎng)面和下網(wǎng)面的可展開周邊桁架；所述錐形螺旋天線通過縱向索段連接在上網(wǎng)面和下網(wǎng)面上，可展開周邊桁架分布在呈陣列分布的錐形螺旋天線的周邊。

作為優(yōu)選，所述錐形螺旋天線包括上圓錐面、下圓錐面和連接在所述上圓錐面、下圓錐面之間的錐形螺旋天線，沿錐形螺旋天線的圓錐面上均布有若干根連接上圓錐面、下圓錐面和錐形螺旋天線的縱向索段。

進(jìn)一步，縱向索段與錐形螺旋天線相交處的錐形螺旋天線外側(cè)設(shè)置有耳孔，每個(gè)耳孔內(nèi)設(shè)有一個(gè)壓緊螺栓，每個(gè)錐形螺旋天線單元處的縱向索段穿過錐形螺旋天線單元外側(cè)的耳孔時(shí)，通過壓緊螺栓將縱將索段壓緊在錐形螺旋天線的外壁上。

進(jìn)一步，所述上網(wǎng)面由柔性索段通過橢圓環(huán)連接而成，橢圓環(huán)的形狀即為錐形螺旋天線的上圓錐面與上網(wǎng)面所在空間曲面的交線形狀。

進(jìn)一步，所述下網(wǎng)面為空間曲面，由柔性索段通過橢圓環(huán)連接而成，橢圓環(huán)的形狀即為錐形螺旋天線的下圓錐面與下網(wǎng)面所在空間曲面的交線形狀。

進(jìn)一步，在橢圓環(huán)的周圍布置有若干個(gè)耳孔，上網(wǎng)面的柔性索段通過橢圓環(huán)周邊耳孔連接到橢圓環(huán)上，從而使上網(wǎng)面的柔性索段在各橢圓環(huán)處形成穩(wěn)定的三角形網(wǎng)格。

作為優(yōu)選，所述上網(wǎng)面的形狀為一空間曲面，此空間曲面可以是柱面、拋物面、球面或橢球面。

進(jìn)一步，所述呈陣列分布的錐形螺旋天線采用方陣結(jié)構(gòu)，所有錐形螺旋天線均布置在同一水平面上，與上、下網(wǎng)面的節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)，按照網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位置排列，上、下網(wǎng)面背靠背放置，張拉成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述可展開周邊桁架由獨(dú)立的、可展開的桁架單元組合而成，每個(gè)桁架單元由兩個(gè)相同結(jié)構(gòu)的矩形框板組成，兩個(gè)矩形框板以中心為軸線構(gòu)成能夠相互轉(zhuǎn)動(dòng)的十字框板結(jié)構(gòu)；多個(gè)桁架單元的十字框板側(cè)邊相互連接組合構(gòu)成可展開的菱形結(jié)構(gòu)的周邊桁架。

本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、采用索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，極大地降低了陣列錐形螺旋天線的總體質(zhì)量、加工難度小、裝配簡(jiǎn)單，運(yùn)輸更加方便。

2、上下索網(wǎng)在每個(gè)橢圓環(huán)處均采用六根索段形成的三角形網(wǎng)格，三角形網(wǎng)格使陣列錐形螺旋天線的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，索的張緊力均勻，橢圓環(huán)位置精確，這極大地提高了陣列錐形螺旋天線的形狀精度。

3、采用可展開結(jié)構(gòu)，陣列錐形螺旋天線在運(yùn)輸?shù)倪^程中處于收攏狀態(tài)，在工作時(shí)展開，極大地節(jié)省了存儲(chǔ)空間，同時(shí)，以收攏狀態(tài)運(yùn)輸可以最大程度的減少因?yàn)檫\(yùn)輸震動(dòng)而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形，從而提高了精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的陣列錐形螺旋天線結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的螺旋天線陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的上網(wǎng)面俯視圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的下網(wǎng)面仰視圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一個(gè)錐形螺旋天線單元的軸測(cè)圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的壓緊螺栓詳細(xì)視圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)例提供的一個(gè)上橢圓環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的耳孔詳細(xì)視圖。

圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的錐形螺旋天線陣列的左視圖。

圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的錐形螺旋天線陣列的主視圖。

圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的周邊桁架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12是本發(fā)明實(shí)施例提供的周邊桁架單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、錐形螺旋天線；2、柔性索段；3、可展開周邊桁架,4、上網(wǎng)面；5、下網(wǎng)面；6、縱向索段；7、上圓錐面；8、下圓錐面；9、耳孔；10、壓緊螺栓。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作詳細(xì)的描述。

參見圖1、2所示，一種基于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的可展開錐形螺旋陣列天線，包括呈陣列分布的錐形螺旋天線1，連接錐形螺旋天線1的上網(wǎng)面4和下網(wǎng)面5，連接上網(wǎng)面4和下網(wǎng)面5的可展開周邊桁架3；錐形螺旋天線陣列1通過縱向索段6連接在上網(wǎng)面4和下網(wǎng)面5上，可展開周邊桁架3分布在呈陣列分布的錐形螺旋天線1的周邊。

參見圖2，呈陣列分布的錐形螺旋天線陣列采用方陣結(jié)構(gòu)，所有錐形螺旋天線均布置在同一水平面上，與上、下網(wǎng)面的節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)，按照網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位置排列，上、下網(wǎng)面背靠背放置，張拉成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

參見圖3所示，上網(wǎng)面4的形狀為一空間曲面，可以是柱面、拋物面、球面或橢球面，此實(shí)例中為柱面。上網(wǎng)面由柔性索段2連接而成，在上網(wǎng)面中的各索段交叉點(diǎn)處通過橢圓環(huán)連接在一起，橢圓環(huán)的形狀即為錐形螺旋天線的上圓錐面7與上網(wǎng)面所在空間曲面的交線形狀。

參見圖4、圖7所示，在橢圓環(huán)的周圍布置有6個(gè)耳孔9，上網(wǎng)面的6根索段通過橢圓環(huán)周邊耳孔連接到橢圓環(huán)上，從而使上網(wǎng)面的柔性索段2在各橢圓環(huán)處形成穩(wěn)定的三角形網(wǎng)格。

參見圖4所示，下網(wǎng)面5與上網(wǎng)面結(jié)構(gòu)相同，形狀也為空間曲面，同樣由柔性索段2連接在橢圓環(huán)上構(gòu)成。橢圓環(huán)的形狀即為錐形螺旋天線1的下圓錐面8與下網(wǎng)面所在空間曲面的交線形狀。區(qū)別在于與錐形螺旋天線的圓錐面與下網(wǎng)面所在空間曲面相交而形成的橢圓環(huán)半徑更大。

參見圖5所示，錐形螺旋天線1包括上圓錐面7、下圓錐面8和連接在上圓錐面7、下圓錐面8之間的呈螺旋線分布的天線，沿錐形螺旋天線1的圓錐面上均布有若干根連接上圓錐面7、下圓錐面8和錐形螺旋天線1的縱向索段6。縱向索段6與錐形螺旋天線1相交處的錐形螺旋天線外側(cè)設(shè)置有耳孔9，每個(gè)耳孔9內(nèi)設(shè)有一個(gè)壓緊螺栓10，每個(gè)錐形螺旋天線單元處的縱向索段穿過錐形螺旋天線單元外側(cè)的耳孔時(shí)，通過壓緊螺栓將縱將索段壓緊在錐形螺旋天線的外壁上。

參見圖2、圖5，縱向索段6是指在每個(gè)螺旋天線單元處，連接上、下網(wǎng)面橢圓環(huán)的6根索段，每對(duì)橢圓環(huán)處的6根縱向索段均位于錐形螺旋天線的圓錐上，錐形螺旋天線通過此6根索段進(jìn)行定位。參見圖6、圖8，在錐形螺旋天線與縱向索段相交處，錐形螺旋天線外側(cè)同樣設(shè)置有耳孔9，每個(gè)耳孔內(nèi)有一個(gè)壓緊螺栓10，每個(gè)錐形螺旋天線單元處的6根縱向索段穿過錐形螺旋天線單元外側(cè)的耳孔時(shí)，通過壓緊螺栓將縱向索段壓緊在錐形螺旋天線的外壁上，以此確定錐形螺旋天線相對(duì)于縱向索段的位置，從而將錐形螺旋天線精確地張拉成所需的螺旋形狀。參加圖9、圖10，同時(shí)，每個(gè)錐形螺旋天線單元處的6根縱向索段的上端張拉在上網(wǎng)面所對(duì)應(yīng)的橢圓環(huán)周邊的耳孔處，每個(gè)錐形螺旋天線單元處的6根縱向索段的下端張拉在下網(wǎng)面所對(duì)應(yīng)的橢圓環(huán)周邊的耳孔處，從而形成錐形螺旋陣列天線穩(wěn)定的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

參見圖11、圖12，可展開周邊桁架3由獨(dú)立的、可展開的桁架單元組合而成，每個(gè)桁架單元由兩個(gè)相同的矩形框板結(jié)構(gòu)組成，兩個(gè)矩形框板以中心為軸線構(gòu)成能夠相互轉(zhuǎn)動(dòng)的十字框板結(jié)構(gòu)；當(dāng)多個(gè)桁架單元組合在一起時(shí)，即可組成可展開的菱形結(jié)構(gòu)的周邊桁架。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。