[发明专利]航天器太阳能帆板共形天线

说明书

在定义了航天器太阳能帆板共形天线概念的基础上，所发明内容为：S1，太阳能帆板共形天线结构；S2，太阳能帆板共形天线阵元结构；S3，太阳能帆板共形天线阵元馈电方式；S4，太阳能帆板共形天线波束控制网络；S5，太阳能帆板共形天线微波信号传输线；S6，太阳能帆板共形天线与航天器连接方法。具有降低航天器发射成本、延长航天器在轨工作寿命、降低对整流罩要求、有利于航天器外形美观、提高航天器机动性与安全性、可复制性强与可扩展性好特点。不同轨道高度不同类型的多太阳能帆板共形天线可以组网使用，通过任务规划能够实现更大带宽范围、更广空间范围的覆盖。另外，这种共形天线思想可扩展到星际探测器天线领域。本发明具有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于天线领域，具体属于航天器天线领域。

背景技术

天线是任何航天器都不可或缺的组成部分，不同用途航天器需要不同天线，应用于上行链路、下行链路与航天器之间的信息传输。作为电磁能量转化器，航天器所使用的现有天线按照天线形式，可分为线天线、喇叭天线、反射面天线和阵列天线。航天器天线安装于其外表面，为满足不同用途的需要通常安装多个不同类型的天线，为满足高增益需要通常增大天线面积，成为了航天器最容易看到的部分，因此，存在口径大、剖面深、外突高与数量多，以及展开控制系统更复杂、转动惯量更大进而姿轨控耗费燃料更多问题。然而，共形天线恰恰具有与载体结构浑然一体特点，因此，使用共形天线改善上述航天器现有天线存在问题、减少天线数量就成方了有效途径之一。

太阳能帆板也是航天器的重要组成部分，是航天器太阳电池阵的俗称，由若干个太阳电池组件或太阳电池板按一定的机械和电气方式组装在一起，有固定的支撑结构而构成的直流发电单元。太阳能帆板结构由两部分组成，即基板和把基板与航天器本体相连接的连接结构。基板功能为支承太阳电池及其电路，与太阳电池电路一起构成了太阳电池板，简称为太阳板。基板的作用是承载太阳电池，基板大小和数量由航天器系统要求和运载火箭整流罩容许空间所决定。根据不同的结构特性，基板结构可分成刚性、柔性与半柔性3种形式。其中，广泛应用的是刚性基板。刚性基板，即基板为刚度足够大的结构件，采用刚性基板的太阳能帆板也称为刚性折叠式太阳能帆板，大多数航天器的太阳能帆板均采用了刚性基板。连接结构把最靠近航天器本体的太阳板与航天器本体结构相连起来，如果采用太阳能帆板驱动机构，则与固定在航天器本体上的驱动机构相连接。连接结构的主要作用是太阳能帆板在空间展开后，使得太阳板与卫星本体隔开一定距离，避免因航天器本体或其上其他设备遮挡太阳光而在太阳电池阵上产生阴影，从而造成太阳电池的功率损失。从面积大小来看，太阳能帆板展开后面积一般比航天器表面积大数倍至数十倍，可达几百平方米，是现有天线的若干倍，具备满足有些航天器天线高增益的要求；从结构来看，太阳能帆板展开后其基板基本为平面，有利于这种结构共形天线电气性能的分析计算与工程设计，适合作为共形天线的载体；从强度来看，太阳能帆板基板多采用上、下面板的蜂窝夹层结构，上面板用于粘贴太阳电池，下面板恰好用于共形天线，而其中的上、下面板之间的夹层起支撑作用，而且基板还有边框，因此，强度上满足共形天线的要求；从太阳能帆板的方向性来看，因其对日定向而指向变化非常缓慢，具备作为天线使用的指向性稳定要求。典型太阳能帆板结构如图1所示。

1一压紧与释放机构；2一根部铰链；3-板间铰链；4一连接架；5-连接架侧联动装置；6一板侧联动装置；7一内板；8一中板；9一外板；10一压紧点位置；11一联动轮