一种展开圆锥天线及其展开方法

本发明属于天线展开领域，具体涉及一种展开圆锥天线及其展开方法。

背景技术：

1、目前太空中所用到的通讯技术主要是无线电通讯技术和卫星通讯技术，而天线是无线电通讯技术和卫星通讯技术所要用到的重要部分之一。卫星上搭载的天线主要为锥形天线，而锥形天线的增益随着锥形天线高度方向上尺寸的增大而增大，但是随着锥形天线高度方向上尺寸的增大，锥形天线进入太空前所用到的存储空间则越大，而火箭上运载工具的空间有限，因此锥形天线在卫星进入太空运动轨道前需要以折叠状态收藏在整流罩内，减小其所用到的空间体积。然而，现有锥形天线的折展比以及展开平稳性仍有改进空间。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术不足，提出一种展开圆锥天线及其展开方法。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明一种展开圆锥天线，包括圆锥天线展开装置、锁定机构和二自由度转台。所述二自由度转台包括旋转电机、旋转台面、俯仰电机、俯仰台面、摆杆和电机架；所述旋转台面与旋转电机的输出轴固定；所述俯仰台面的一端与旋转台面铰接，另一端与摆杆的一端铰接，所述摆杆的另一端与俯仰电机的输出轴固定，俯仰电机的壳体固定在电机架一端，电机架另一端与旋转台面铰接。

4、所述圆锥天线展开装置包括支撑圈、薄膜天线、绝缘层、接收机、底板和展开机构；所述薄膜天线展开状态下呈漏斗形，薄膜天线的上端固定有支撑圈，下端与绝缘层固定；所述绝缘层固定于底板的上表面，接收机固定于底板的下表面，接收机的信号输入端口与薄膜天线的输出端连接；底板与俯仰台面固定，且底板沿俯仰电机的输出轴方向的两侧均设有展开机构；所述展开机构包括连杆一、连杆二、连杆三和连杆四，连杆一两端与底板和连杆二的一端铰接，连杆二的另一端与连杆三的一端铰接，连杆三的另一端与连杆四的一端铰接，连杆四的另一端与支撑圈铰接。其中，每个展开机构中各铰接处的铰接轴上均套置有扭簧，扭簧的两端分别抵在相应展开机构中底板和连杆二上，或连杆二和连杆三上，或连杆三和连杆四上，或连杆四和支撑圈上。

5、所述锁定机构包括连接框架和锁定组件；所述底板上位于两个展开机构处均设有锁定组件；锁定组件包括压紧组件、拨杆、固定板、扳机、锁定件和挂钩；压紧组件包括锁定座、滚子、锁舌和光轴；所述锁定座固定于底板上位于相应展开机构内侧的位置，锁舌与锁定座铰接；平行于底板的滚子两端与垂直于底板的两根光轴上端分别构成转动副，每根光轴位于相应展开机构外侧位置，且每根光轴下端穿过底板上开设的一个圆孔，与圆孔构成滑动副，并与连接框架固定；所述固定板竖直固定于底板的下表面，锁定件与固定板铰接，扳机与固定板铰接，且一个臂抵在锁定件一侧的凸台上；挂钩与连接框架固定，且勾住锁定件另一侧的凸台；所述拨杆与二自由度转台的摆杆固定，且抵在扳机的另一个臂上。

6、优选地，所述展开机构中连杆一、连杆二、连杆三和连杆四的两端铰接处均固定有摩擦弹片。

7、优选地，所述底板上沿垂直俯仰电机的输出轴方向的两侧也均设有展开机构，且底板上位于这两个展开机构处均设有压紧组件；其中，四个展开机构沿周向等距排布。

8、更优选地，所述光轴通过直线轴承支承在底板上。

9、更优选地，所述光轴上端与连接件一固定，下端与连接件二固定，连接件一与相应的滚子构成转动副，连接件二与连接框架固定。

10、本发明一种展开圆锥天线的展开方法，具体如下：

11、初始状态下，薄膜天线和各展开机构均处于折叠状态，各扭簧均处于压缩状态，各锁定组件中的锁舌压住相应展开机构中的连杆四，滚子压住锁舌上远离锁定座的一端；

12、卫星进入太空中的运动轨道后，二自由度转台的俯仰电机驱动摆杆和拨杆向上转动预设角度，摆杆再带动俯仰台面和底板向上转动，底板通过固定板带动扳机、锁定件、挂钩和连接框架向上转动，由于底板向上转动的角度大于摆杆向上转动的角度，从而使得拨杆压动扳机，使扳机绕其与固定板的铰接轴线转动，与锁定件的凸台脱离，锁定件解开锁定；接着各展开机构受各扭簧的回复力作用向上展开，并带动薄膜天线向上展开，各展开机构中连杆四推动相应的锁舌向上转动，锁舌通过滚子带动两根光轴向上移动，进而带动连接框架和挂钩向上移动，挂钩带动锁定件转动，直至与锁定件的凸台脱离；当锁舌与滚子脱离后，各展开机构带动薄膜天线继续向上展开，直至完全展开。

13、本发明有益效果如下：

14、1、进入太空前，本发明通过锁定机构使展开机构处于折叠状态，使薄膜天线处于折叠状态，展开机构基本处于能折叠的最大限度，从而实现了大大减小薄膜天线折叠状态体积的目的；进入太空轨道后，本发明通过二自由度转台驱动底板、扳机、锁定件、挂钩和连接框架一起向上转动，并驱动拨杆向上转动，由于底板和扳机向上转动的角度大于拨杆向上转动的角度，使各锁定机构中拨杆压动扳机至扳机与锁定件脱离，实现了锁定件的解锁，进而实现了各展开机构的解锁，各展开机构受相应扭簧的回复力作用带动薄膜天线向上展开，进而实现了薄膜天线的展开，由于薄膜天线折叠状态体积很小，本发明折展比很大。而且，展开过程中，展开机构中连杆一、连杆二、连杆三和连杆四两端铰接处相贴合的摩擦弹片摩擦，消耗展开机构中相应扭簧的回复力，起到缓冲作用，保证本发明展开过程平稳。

15、2、本发明通过二自由度转台可以实现对薄膜天线方向以及倾斜角度的调节。

技术特征：

1.一种展开圆锥天线，包括圆锥天线展开装置和二自由度转台，其特征在于：还包括锁定机构；所述二自由度转台包括旋转电机、旋转台面、俯仰电机、俯仰台面、摆杆和电机架；所述旋转台面与旋转电机的输出轴固定；所述俯仰台面的一端与旋转台面铰接，另一端与摆杆的一端铰接，所述摆杆的另一端与俯仰电机的输出轴固定，俯仰电机的壳体固定在电机架一端，电机架另一端与旋转台面铰接；所述圆锥天线展开装置包括支撑圈、薄膜天线、绝缘层、接收机、底板和展开机构；所述薄膜天线展开状态下呈漏斗形，薄膜天线的上端固定有支撑圈，下端与绝缘层固定；所述绝缘层固定于底板的上表面，接收机固定于底板的下表面，接收机的信号输入端口与薄膜天线的输出端连接；底板与俯仰台面固定，且底板沿俯仰电机的输出轴方向的两侧均设有展开机构；所述展开机构包括连杆一、连杆二、连杆三和连杆四，连杆一两端与底板和连杆二的一端铰接，连杆二的另一端与连杆三的一端铰接，连杆三的另一端与连杆四的一端铰接，连杆四的另一端与支撑圈铰接；其中，每个展开机构中各铰接处的铰接轴上均套置有扭簧，扭簧的两端分别抵在相应展开机构中底板和连杆二上，或连杆二和连杆三上，或连杆三和连杆四上，或连杆四和支撑圈上；

2.根据权利要求1所述的一种展开圆锥天线，其特征在于：所述展开机构中连杆一、连杆二、连杆三和连杆四的两端铰接处均固定有摩擦弹片。

3.根据权利要求1所述的一种展开圆锥天线，其特征在于：所述底板上沿垂直俯仰电机的输出轴方向的两侧也均设有展开机构，且底板上位于这两个展开机构处均设有压紧组件；其中，四个展开机构沿周向等距排布。

4.根据权利要求3所述的一种展开圆锥天线，其特征在于：所述光轴通过直线轴承支承在底板上。

5.根据权利要求3所述的一种展开圆锥天线，其特征在于：所述光轴上端与连接件一固定，下端与连接件二固定，连接件一与相应的滚子构成转动副，连接件二与连接框架固定。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种展开圆锥天线的展开方法，其特征在于：具体如下：

技术总结
本发明公开了一种展开圆锥天线及其展开方法。本发明中薄膜天线的上端固定有支撑圈，下端通过绝缘层与底板固定；接收机固定于底板下表面，接收机的信号输入端口与薄膜天线的输出端连接；底板由二自由度转台驱动绕竖直轴线转动和俯仰运动；支撑圈通过多个展开机构与底板连接；底板上还设有锁定机构。本发明通过锁定机构使展开机构处于折叠状态，进而使薄膜天线处于最大限度的折叠状态；本发明通过二自由度转台实现对锁定机构的解锁，进而实现对展开机构的解锁，使各展开机构在相应扭簧的回复力作用下带动薄膜天线实现展开，由于薄膜天线折叠状态体积很小，本发明折展比很大；且展开过程中相贴的摩擦弹片摩擦，消耗扭簧回复力，保证展开过程平稳。

技术研发人员：黄稼元,张巨勇,周民权,吴锋泉,方铁锋
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15