一种高精度六边形空间双层反射面天线背架的制作方法

本实用新型涉及通信、测控以及射电天文等领域中的高精度反射面天线，更具体地讲，涉及高精度圆对称反射面天线或偏置反射面天线的背架结构，尤其适用于大批量、快速安装的中等口径反射面天线的生产和制造。

背景技术：

反射面天线背架是反射面天线的重要组成部分，上部与天线面板相连接，下部与座架相连接。天线背架用于支撑面板并为其提供刚度，天线的表面精度和主要性能直接由背架决定。因此，反射面天线背架结构是整个天线系统中的核心部件。

传统的反射面天线背架一般是由中心体、辐射梁和环拉杆等组成，辐射梁沿中心体圆周均匀分布，并由环拉杆连接形成天线背架。中心体采用圆筒形式，内部衬有加强筋板，经焊接成型；辐射梁是由若干型材经焊接后形成平面桁架结构。这种背架结构形式虽然可以满足天线电气性能指标，但存在以下缺陷：

1重量重。由于中心体采用实板成型，在内部设置有环向和径向的加强筋板，在外部设置有众多与辐射梁连接的法兰，导致天线背架重量升高。

2易产生变形。传统的天线背架其主要部件采用焊接成型，在制造过程中易产生应力集中，致使安装后的反射面天线易产生变形，使天线性能降低。

3表面精度差。由中心体和辐射梁以及环拉杆组成的传统天线背架，其中心体位置刚度非常高，而辐射梁位置刚度偏弱，造成背架在结合位置的刚度不连续，使得天线表面精度变差。

中国专利公开号CN101527384A，名称为《均衡稳定空间网格式反射面天线背架的制造方法》中公开了一种反射面天线背架的设计方法。该方法虽然能够提高一些天线背架的整体刚度，但在结构方面存在以下不足：

1该实用新型中的天线背架由三层结构组成：上弦面、下弦面和四角锥顶点所在面。这就造成了天线背架杆件分布密度大，加工制造复杂，重量重。

2该实用新型中的天线背架上弦面由四边形单元组成，众所周知，四边形结构具有不稳定性，因此，这种方法易使反射面天线在做俯仰运动中产生局部变形，影响天线的表面精度。

3该实用新型仅涉及圆对称反射面天线，对于非圆对称反射面天线或外形为多边形的反射面天线，该方法则不适用。

中国专利公开号CN104638381A，名称为《FAST射电望远镜空间五等分反射面单元》中公开了一种双层结构的三角形反射面单元，该方法虽然适合于FAST射电望远镜这样的特定工程，但对于通用的反射面天线的应用，存在以下缺陷：

1该实用新型中给出的单元形状为三角形，而反射面天线的形状一般为圆形、椭圆形或多边形，因此该实用新型不适用于一般的反射面天线背架结构。

2该实用新型中的反射面单元支撑点位于三角形的外部三个顶点位置。该种支撑方式对于反射面天线来说，会导致支撑结构体积庞大。

3该实用新型中的反射面面板采用穿孔面板或铝合金网面面板，这类结构的面板不适用工作于高频率的反射面天线。

实用新型的内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高精度六边形空间双层反射面天线背架，与现有的反射面天线背架相比，具有精度高、重量轻、刚度大以及能够快速安装的特点。本实用新型反射面天线背架采用六边形空间双层螺栓球结构形式，上弦面均由三角形单元组成，螺栓球采用中空结构且经数控加工成型，能够有效提高天线的表面精度和安装效率，同时能够降低制造成本和安装、运输成本。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案予以实现。

一种高精度六边形空间双层反射面天线背架，其特征在于：包括成镜像对称的左空间架和右空间架，左空间架包括用于与天线反射面固连的上弦面1和用于提供稳固支撑结构的下弦面2，上弦面1与下弦面2前后相对设置，上弦面1与下弦面2之间形成等间距的空腔区；

上弦面1包括多组上弦杆部，每组上弦杆部由三个上弦杆首尾相接成闭合三角形，各个上弦杆相接排布成具有反射凹谷的曲面结构，每个上弦杆组与相邻上弦杆组相交的公共边共用一根上弦杆，由多个上弦杆组组成具有多个三角形空区的网面结构；

下弦面2包括多组下弦杆部，每组下弦杆部由三个下弦杆首尾相接成闭合三角形，各个下弦杆相接排布成具有反射凹谷的曲面结构，每个下弦杆组与相邻下弦杆组相交的公共边共用一根上弦杆，由多个下弦杆组组成具有多个三角形空区的网面结构；

各个上弦杆部与各个下弦杆部的中心错开，每个上弦杆部的顶点与三个相依次相接的下弦杆部中心垂线重合，每个下弦杆部的顶点都通过空间斜杆3连接至位于中心垂线上的上弦杆部定点处形成空间三面金字结构，每个空间斜杆3都位于空腔区中；

所述的左空间架与右空间架之间通过多个等间距的横杆连接，多个等间距的横杆隔绝出多个线性依次排列的矩形。

进一步的，所述的上弦面1为每个边沿线为折线的六边形。

进一步的，还包括支撑框架7，下弦面2的中心下部开有供容纳支撑框架7的开口区域，支撑框架7设置在开口区域中并与上弦面1固定连接。

进一步的，所述的支撑框架7为梯形。

进一步的，还包括门型框架5，门型框架5由左右对称成镜像的左门型框架和右门型框架组成，左门型框架与右门型框架通过法兰盘连接，左门型框架和右门型框架都通过两个V型架连接至支撑框架7的对应顶点处。

进一步的，所述的上弦杆、下弦杆、空间斜杆3、侧斜杆4都通过端部突出的高强度螺栓搭配螺母紧固至圆管锥头上。

进一步的，沿着支撑框架7的中线固定有由上底边连接至下底边的中间加强支撑杆，支撑框架7的上底边和下底边为钢制方管，两侧腰边为钢制矩形管，中间加强支撑杆为钢制矩形管。

进一步的，所述的支撑框架7包括左支耳7-1和右支耳7-2，左支耳7-1和右支耳7-2通过法兰盘与支撑框架7长底边相连接；所述的支撑框架7还包括支撑法兰盘7-3，支撑法兰盘7-3与支撑框架7中间加强支撑杆延长部分相连接。

本实用新型与背景技术相比具有如下有益效果：

1本实用新型与现有技术相比，天线背架采用六边形结构，克服了传统的圆形或椭圆形结构边缘不易处理的缺陷，简化了天线背架和面板的设计；背架上弦面采用三角形单元组成，具有稳定的力学性能，能够提升天线的表面精度。

2上、下弦面之间通过三角锥结构相连接，使杆件分布呈空间均匀分布，克服了传统的背架辐射梁为平面结构的不足，大幅提高了天线背架的刚度，增强了天线系统的动态特性。

3本实用新型天线背架的上弦面、下弦面、空间斜杆和侧斜杆之间的连接均采用数控加工的螺栓球，因此，经组装后的天线背架精度高、互换性好，特别适用于大批量生产制造。

4本实用新型天线背架均由杆件结构组成，没有了传统的反射面天线的中心体部分，这样既降低了加工难度又减轻了天线背架的重量。

5天线背架所有杆件和结构件均通过螺栓球和法兰盘进行连接，分解后的可运输单元均适合于公路运输和标准集装箱。

6本实用新型天线背架结构上弦面由三角形单元组成，非常适合于三点支撑的面板，由于三点支撑面板没有多余约束，多用于高频率、高精度望远镜天线上，因此本实用新型更适合于大型高精度反射面天线背架。

总之，本实用新型构思巧妙，思路清晰，易于实现，既解决了传统的反射面天线背架结构精度低、重量重的问题，又提高了天线背架的刚度和安装精度，是对现有技术的一种重要改进。

附图说明

图1是本实用新型实施例的总体结构图；

图2是本实用新型实施例的上弦面结构示意图；

图3是本实用新型实施例的下弦面结构示意图；

图4是本实用新型实施例的空间斜杆和侧斜杆结构示意图；

图5是本实用新型实施例的门型框架结构图；

图6是本实用新型实施例的连接支架结构图；

图7是空间三面金字结构结构图；

图8是支撑框架结构图；

图中各标号的含义如下：上弦面1，上弦杆1a，下弦面2，空间斜杆3，空间三面金字结构4，门型框架5，支撑框架7，左支耳7-1，右支耳7-2，支撑法兰盘7-3。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。

如图1-3所示，提供了一种高精度六边形空间双层反射面天线背架包括成镜像对称的左空间架和右空间架，左空间架包括用于与天线反射面固连的上弦面1和用于提供稳固支撑结构的下弦面2，上弦面1与下弦面2前后或者上下相对设置，上弦面1与下弦面2之间形成等间距的空腔区，空腔区中用于置入联结二者的连接结构

如图2所示，上弦面1包括多组上弦杆部，每组上弦杆部由三个上弦杆首尾相接成闭合三角形，各个上弦杆1a相接排布成具有反射凹谷的曲面结构，每个上弦杆组与相邻上弦杆组相交的公共边共用一根上弦杆，由多个上弦杆组组成具有多个三角形空区的网面结构；

如图3所示，下弦面2包括多组下弦杆部，每组下弦杆部由三个下弦杆首尾相接成闭合三角形，各个下弦杆相接排布成具有反射凹谷的曲面结构，每个下弦杆组与相邻下弦杆组相交的公共边共用一根上弦杆，由多个下弦杆组组成具有多个三角形空区的网面结构,所述的上弦杆、下弦杆、空间斜杆3、侧斜杆4都通过端部突出的高强度螺栓搭配螺母紧固至圆管锥头上；

如图1和图3所示，各个上弦杆部与各个下弦杆部的中心错开，每个上弦杆部的顶点与三个相依次相接的下弦杆部中心垂线重合，每个下弦杆部的顶点都通过空间斜杆3连接至位于中心垂线上的上弦杆部定点处形成空间三面金字结构4，每个空间斜杆3都位于空腔区中，联结形成一体天线体结构。

所述的左空间架与右空间架之间通过多个等间距的横杆连接，多个等间距的横杆隔绝出多个线性依次排列的矩形，所述的上弦面1为每个边沿线为折线的六边形。

还包括支撑框架7，下弦面2的中心下部开有供容纳支撑框架7的开口区域，支撑框架7设置在开口区域中并与上弦面1固定连接,所述的支撑框架7为梯形。

如图5至图7所示，位于天线体背部设有门型框架5，门型框架5由左右对称成镜像的左门型框架和右门型框架组成，左门型框架与右门型框架通过法兰盘连接，左门型框架和右门型框架都通过两个V型架连接至支撑框架7的对应顶点处,沿着支撑框架7的中线固定有由上底边连接至下底边的中间加强支撑杆，支撑框架7的上底边和下底边为钢制方管，两侧腰边为钢制矩形管，中间加强支撑杆为钢制矩形管。

所述的支撑框架7包括左支耳7-1和右支耳7-2，左支耳7-1和右支耳7-2通过法兰盘与支撑框架7长底边相连接；所述的支撑框架7还包括支撑法兰盘7-3，支撑法兰盘7-3与支撑框架7中间加强支撑杆延长部分相连接。

以上所述，仅是本实用新型的最佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构改变，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。