一种二维正交平面阵列展开天线及展开方法

本发明属于平面阵列天线，具体涉及一种二维正交平面阵列展开天线及展开方法。

背景技术：

1、当前，卫星可展开天线对大型化轻量化、大折展比、高维度折展等方面的需求越来越大，因此迫切地需要研究一种大型化二维可展开机构来满足航天通信的需求。

2、现有技术中，日本大学提出了一种新型多重折展方案，实现平面阵列天线的二维阶梯展开；实现了阵面天线的二维阶梯展开，展开后的天线并不处于一个平面内,而是以阶梯的形式展开于两个平面:此外，天线共有9块子板，收拢状态下天线折叠为单个子板面积的截面，厚度方向上为9个子板的厚度，无支撑背架面板与面板之间通过较链实现锁定与锁存，以保持面板的平整度和平面精度。其阶梯型的展开使得整个展开过程比较繁琐。

3、cn116315572a公开了一种超大型平面天线二维展开机构。该方案中采用了转位机构使展开模块旋转到位之后进行展开，所用旋转机构大大增加了整体的重量。

4、综上，现有平面阵列天线，其二维展开方法由于起展开方式和步骤的限制，在展开的灵活性方面有所欠缺，同时连接点过多可能会导致操作繁琐，折展过程较为困难。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种二维正交平面阵列展开天线及展开方法，通过将子板连接分别组成横向展开模块和纵向展开模块，实现两个方向的二维正交“w”型的折展，展开步骤简单，能够实现大面积的二维展开，另外，纵向展开模块中部分子板采用不完全连接的方式，在保证展开后能够提供更好的刚度的同时使得折展更灵活。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种二维正交平面阵列展开天线，包括中间单元模块、横向展开模块、纵向展开模块、星体以及子板；所述星体是卫星本体，为整个展开机构提供连接支撑；

4、所述展开天线整体以横向展开模块的伸展方向为横向，纵向展开模块的伸展方向为纵向；所述天线完全展开后，每个子板与横向平的两个边为横边，与纵向平行的两个边为纵边；

5、所述星体底部与横向平行的一边纵向中心位置分别与两个对称设置的横向展开模块中横向一侧边相连，横向展开模块纵向一侧边连接另一横向展开模块纵向一侧边，横向展开模块依次连接，且横向展开模块设置若干；

6、所述横向展开模块包括向横向展开的中间单元模块以及向纵向展开的纵向展开模块；收拢时整体位于所述星体下方，展开时，关于星体对称布置。

7、所述一个中间单元模块包括两个子板，两个子板板面平齐沿纵向排列并通过两个相邻的边固连构成，所述中间单元模块中两个子板未相连的两个横边分别与所述纵向展开模块中的子板一的一横边相连。

8、每一个中间单元模块与纵向展开模块连接，所述纵向展开模块包括子板一、子板二和子板三，所述子板一横边与中间单元模块的横边相连，另一横边与子板二的一横边相连，所述子板二的另一横边与子板三的一横边相连。

9、所述横向展开模块展开后关于所述星体两侧对称布置，对称的一侧，所述横向展开模块两两通过所述其中间单元模块中两个子板的纵边固连的方式相连接，两两相固连的所述横向展开模块通过所述中间单元模块相连接或者通过子板三相连接。

10、其中与所述星体相连的所述横向展开模块与第二个所述横向展开模块通过中间单元模块相连，第三个所述横线展开模块与第二个所述横向展开模块通过所述子板三相连接，两种连接方式交替使用。

11、所述子板与所述子板三除连接位置不同外无其他不同。

12、所述纵向展开模块中的，采用不完全连接的方式，一部分相连的两个横向展开模块中，除了同一纵向展开模块中子板三与子板二横边相连的连接处外，两个横向展开模块中不同纵向展开模块的两个子板三纵边相连接，其余纵向展开模块中的子板三只有与子板二俩板横边相连接的一处连接。

13、展开方法，包括：

14、步骤1，展开时，两两相连的横向展开模块中左右相连的中间单元模块以及相连的子板三连接处上下斜对称布置，解锁横向展开模块，相邻的两个横向展开模块绕连接处向两边展开，过程中整体成“w”型。

15、步骤2，横向展开到位后，纵向展开模块中的各个子板连接处斜对称交错布置，解锁纵向展开模块，子板一绕与中间展开模块的连接处展开，子板二绕与子板一的连接处展开，子板三绕与子板二的连接处展开；

16、由于部分子板三采用不完全连接的方式，即部分子板三只有纵边与子板二纵边相连这一个连接处，因此在展开过程中此种连接方式的子板三不受两侧相邻的子板三的约束在展开过程中相对独立的展开不同的角度，在展开过程中纵向展开模块成“w”型。

17、本发明的有益效果：

18、本发明展开天线采用二维正交的展开方法，展开步骤简便，使展开模块能够在两个方向的进行“w”型的折展，相对于每个板子都连接的方式，本发明中不完全连接的方式会减少连接点的数目，使得操作更加简单，展开和折叠过程更为轻松，也能更容易在局部进行操作，其中部分板子可以相对独立地移动或调整，而不会影响整体结构的稳定性。

技术特征：

1.一种二维正交平面阵列展开天线，其特征在于，包括中间单元模块(1)、横向展开模块(2)、纵向展开模块(3)、星体(4)以及子板；所述星体(4)是卫星本体，为整个展开机构提供连接支撑；

2.根据权利要求1所述的一种二维正交平面阵列展开天线，其特征在于，所述一个中间单元模块(1)包括两个子板(11)，两个子板(11)板面平齐沿纵向排列并通过两个相邻的边固连构成。

3.根据权利要求2所述的一种二维正交平面阵列展开天线，其特征在于，所述中间单元模块(1)中两个子板(11)未相连的两个横边分别与所述纵向展开模块(3)中的子板一(31)的一横边相连。

4.根据权利要求1所述的一种二维正交平面阵列展开天线，其特征在于，每一个中间单元模块(1)与纵向展开模块(3)相连，所述纵向展开模块(3)包括子板一(31)、子板二(32)和子板三(33)，所述子板一(31)横边与中间单元模块(1)的横边相连，另一横边与子板二(32)的一横边相连，所述子板二(32)的另一横边与子板三(33)的一横边相连。

5.根据权利要求1所述的一种二维正交平面阵列展开天线，其特征在于，所述横向展开模块(2)展开后关于所述星体(4)两侧对称布置，对称的一侧，所述横向展开模块(2)两两通过所述其中间单元模块(1)中两个子板(11)的纵边固连的方式相连接，两两相固连的所述横向展开模块(2)通过所述中间单元模块(1)相连接或者通过子板三(33)相连接。

6.根据权利要求5所述的一种二维正交平面阵列展开天线，其特征在于，其中与所述星体(4)相连的所述横向展开模块(2)与第二个所述横向展开模块(2)通过中间单元模块(1)相连，第三个所述横线展开模块(2)与第二个所述横向展开模块(2)通过所述子板三(33)相连接，两种连接方式交替使用。

7.根据权利要求5所述的一种二维正交平面阵列展开天线，其特征在于，所述子板(11)与所述子板三(33)除连接位置不同外无其他不同。

8.根据权利要求5所述的一种二维正交平面阵列展开天线，其特征在于，所述纵向展开模块(3)中的，采用不完全连接的方式，一部分相连的两个横向展开模块(2)中，除同一纵向展开模块(3)中子板三(33)与子板二(32)横边相连的连接处外，两个横向展开模块(2)中不同纵向展开模块(3)的两个子板三(33)纵边相连接，其余纵向展开模块(3)中的子板三(33)只有与子板二(32)俩板横边相连接的一处连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种二维正交平面阵列展开天线的展开方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
一种二维正交平面阵列展开天线及展开方法，包括中间单元模块、横向展开模块、纵向展开模块以及星体；星体底部纵向中心位置分别与俩对称设置的横向展开模块一边相连，横向展开模块另一边连接另一横向展开模块一边，横向展开模块依次连接，且横向展开模块设置若干；横向展开模块包括向横向展开的中间单元模块以及向纵向展开的纵向展开模块；收拢时整体位于所述星体下方，展开时，关于星体对称布置。通过将子板连接分别组成横向展开模块和纵向展开模块，实现两个方向的二维正交“w”型的折展，展开步骤简单，能够实现大面积的二维展开，另外，纵向展开模块中部分子板采用不完全连接的方式，在保证展开后能够提供更好的刚度的同时使得折展更灵活。

技术研发人员：张树新,李德原,寇丹阳,张顺吉,梁志伟,武楠
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8