一种自支撑大跨度天线面板机构的制作方法

1.本发明涉及天线领域，尤其是一种适合于大面积的大跨度天线或平板天线的自支撑天线面板机构。


背景技术：

2.随着卫星通信和深空探测等领域的长足进步，天线在其中发挥了非常重要的作用。天线的作用是主要是通过一定大小的反射面来接受和发射信号。天线反射面是天线的关键部件，传统的大型天线是由正面的金属蒙皮板和背面的金属辐射梁通过铆接或粘接等形式连接在一起并与中心体固定。这样的结构虽然精度较高但是形式复杂，生产成本高，周期长，不适合于大面积(或超大面积)的大跨度天线，并且运输成本高和可靠性差。根据大型单口径射电望远镜总体设计，射电望远镜必然的就会使用自支撑大跨度天线面板机构，整体望远镜为了最大限度扣除人工电磁信号源干扰，工程选址在人迹罕至的地方建造一架专门用于观测的大型单口径射电望远镜，探测宇宙深空发射来的重要信号，从而揭示宇宙结构和暗能量的奥秘。
3.发明专利内容
4.本发明专利要解决的技术问题是提供一种结构简单、安装方便、重量轻、刚度好的适用于大面积、大跨度的自支撑天线面板机构。
5.为解决上述技术问题，本发明专利所采取的技术方案是：
6.一种自支撑大跨度天线面板机构，包括多组反射面组件，多组反射面组件拼接构成完整的反射面；其特征在于，还包括空间布局组件4和调整组件5；相邻的反射面组件通过调整组件连接，空间布局组件位于调整组件的下方并且相邻的调整组件通过空间布局组件连接；
7.所述反射面组件包括反射面板和支撑板；所述反射面板通过设于支撑板上表面的减重筋与支撑板连接；
8.所述调整组件位于多组反射面组件构成的节点处，其包括弹簧组、固定座、中心轴、定位面和背架节点球；所述弹簧组、固定座、定位面和背架节点球从上至下依次套装在中心轴上；所述固定座与支撑板外缘下沿固定连接；所述弹簧组包括多个弹簧，弹簧数量和节点处的反射面组件数量对应；每一弹簧均套装在销轴上，销轴垂直设于固定座的销轴孔内，且销轴可沿销轴孔的轴线运动；所述弹簧位于支撑板外缘上沿下方；固定座和定位面之间还设有微调螺钉，微调螺钉的顶端与固定座螺纹连接，微调螺钉的底端抵在定位面上表面；
9.所述中心轴上还设有球套，背架节点球包覆在球套的外表面，中心轴通过球套与背架节点球以球铰的方式连接；
10.所述空间布局组件包括连接杆和定位头；定位头位于多个背架节点球围绕直径最小的单元圈中心的下方；相邻的背架节点球之间、相邻的定位头之间和相邻的定位头与背架节点球之间均通过连接杆连接。
11.进一步的，所述销轴的顶端设有用于于防止弹簧脱出的防脱块，所述压块位于防脱块的正上方，弹簧顶端与防脱块固定连接，弹簧底端抵在固定座上。
12.进一步的，所述调整组件还包括定位销，每一销轴上设有竖槽，固定座上设有贯孔；定位销通过对应的贯孔插入竖槽中。
13.进一步的，所述背架节点球的顶部设有平面定位板；所述支撑板的下表面设有条形槽；平面定位板的上表面固设有平面定位销，平面定位销的顶端球与条形槽球铰，并可在条形槽内自由运动；
14.所述背架节点球的底部固设有微调环；所述微调环的外边缘均匀设置有多个微调螺纹孔；角度微调螺钉与微调螺纹孔螺纹连接，角度微调螺钉的内端抵在中心轴上。
15.进一步的，节点处的每一反射面组件对应一条形槽；同一节点包括相互垂直的两条形槽。
16.进一步的，所述调整组件还包括差动机构；所述差动机构包括球铰杆、微动旋钮、定环和定位环；所述定位环套装在中心轴上，定位环的顶端为所述定位面，球铰杆套在定位环的外侧，球铰杆的顶端为所述球套，球铰杆的中间位置设有凹槽，背架节点球内设有顶丝，顶丝的内端约束在凹槽中并可沿凹槽相对旋转；
17.所述定环与球铰杆底端固定连接；所述微动旋钮套在定位环的底端，且微动旋钮的下半部分内侧通过差动螺纹与定位环连接；微动旋钮的上半部分套在定环的外表面并轴承连接，微动旋钮的表面设有刻度，定环的外表面设有基准竖线。
18.进一步的，所述中心轴的顶端设有压块，压块为十字型结构；压块位于支撑板外缘上沿下方；中心轴的末端设有调节杆，调节杆与中轴芯轴垂直。
19.进一步的，所述连接杆的两端均设有连接接头；所述连接杆为筒状，其外壁设有长圆孔，用于旋拧螺栓；所述连接接头与定位头或背架节点球之间通过螺栓连接。
20.进一步的，所述定位面的下表面与球铰杆的顶端之间设有第二弹簧。
21.进一步的，所述球铰杆和定位环之间设有转动约束，定位环可沿球铰杆的中轴线自由活动。
22.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
23.将空间布局单元与若干个调整机构固定，然后调节调整机构的高低来满足大跨度反射面的要求，最后将若干个反射面部件与调整机构连接好，便形成了一个天线面板机构。若干个天线面板机构固定在天线支架上便组成了超大规模的反射面系统。在反射面部件的外沿及中位线处分别包含减重筋和支撑板，使得反射面板具备足够的刚度。正四角锥的反射面板非常适合于大面积、大跨度的天线面板的拼接，可以化整为零，大大降低运输成本，可靠性高，若干个反射面板固定在天线支架上便组成了超大规模的反射面系统，满足化整为零的精细化安装，非常适用于大面积、大跨度的大型天线面板系统。
附图说明
24.图1是本发明专利的结构示意图；
25.图2是本发明专利反射面部件的结构示意图；
26.图3是本发明调整组件的结构示意图；
27.图4是图3的剖面图。
28.图5是图4的部分结构图。
29.图6是图1的部分结构图。
30.图中：1、反射面板，2、支撑板，3、反射面部件，4、空间布局单元，5、调整机构，6、减重筋，7、连接部件，101、第一弹簧，102、微调螺钉，103、固定座，104、平面定位板，105、背架节点球，106、角度微调螺钉，107、微动旋钮，108、锁定环，109、直角约束槽，110、调节杆、111、第二弹簧，112、球铰杆，113、尼龙压环，114，压环，115、紧固螺钉，117、中心轴，118、定位环，118-1、定位面，119、定环，120、平面定位销。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施方式对本发明专利作进一步详细的说明。
32.如图1所示为本发明专利的结构示意图。一种自支撑大跨度天线面板机构，包括反射面部件3、空间布局单元4和调整机构5；多个反射面部件3通过调整机构5固定在空间布局单元4上。其中，空间布局单元4为上下两层组成的正四角锥结构，两层之间距离为0.8m-3m，节距设计为0.7m-3.6m，正四角锥每边由8根连接管组成；相邻正四角锥与下层正四角锥之间通过支撑杆固定连接。调整机构5，材质为防锈铝，用于调节反射面部件3的高低来形成大跨度反射面的结构件，其包括旋接在空间布局单元4上的调节螺栓，调节螺栓的头部固定有连接部件7，多个反射面部件3连接在连接部件7。
33.见图2所示，反射面部件3包括设有减重筋6的反射面板1；其中，反射面板1为厚铝板与减重筋组成，目的是保证一定电磁波频段需求并满足重量轻。反射面板1可以为四角形、平行四边形或菱形，并且其外沿上有支撑板2；减重筋6可以为直筋、变截面筋、曲面筋或拓扑筋；本实施例的反射面板1为四角形，并且其四条中位线上有支撑板2。支撑板2和连接部件7均由铝合金构成，为行业中常用的铝质型材。
34.其中，所述空间布局单元为上下两层组成的正四角锥结构，相邻正四角锥之间通过支撑杆固定连接。
35.其中，所述调整机构包括旋接在空间布局单元上的调节螺栓，调节螺栓的头部固定有连接部件，多个反射面部件均连接到连接部件上。
36.其中，所述反射面部件包括设有减重筋的反射面板，反射面板的外沿上铆接有支撑板。
37.其中，所述反射面板为四边形，并且其四条边上布局有支撑板。
38.其中，所述反射面板为四角形、平行四边形或菱形。
39.其中，所述减重筋为直筋、变截面筋、曲面筋或拓扑筋。
40.本发明专利的制作及组装过程：先在厚铝板上进行减重筋加工，使其布满直筋、变截面筋、曲面筋或拓扑筋的减重筋6，再将厚铝板校合并进行表面氧化处理，按最终需要尺寸将其裁切成四角形、平行四边形或菱形的反射面板1；将反射面板1的外沿与支撑板2连接接在一起，形成一个反射面部件3；将空间布局单元4与与若干个调整机构5固定，然后调节调整机构5的高低来满足大跨度反射面的要求；若干个反射面部件3与调整机构5连接好，便形成了一个天线面板机构；若干个天线面板机构固定在天线支架上便组成了超大规模的反射面系统，这种新思路优势是满足了化整为零的精细化安装，又沿用了相似相同的思路组合方法(若干个单元组成机构，若干个机构组成系统)非常适用于大面积、大跨度的大型天
线面板系统。
41.参照图3、图4和图5，为本实施例的调整机构；其包括弹簧组、固定座、中心轴、定位面和背架节点球；所述弹簧组、固定座、定位面和背架节点球从上至下依次套装在中心轴上；
42.固定座与支撑板外缘下沿固定连接；所述弹簧组包括多个第一弹簧，弹簧数量和节点处的反射面组件数量对应；每一第一弹簧均套装在销轴上，销轴垂直于设于固定座的销轴孔内，且销轴可沿销轴孔的轴线运动；所述弹簧位于支撑板外缘上沿下方；固定座和定位面之间还设有微调螺钉，微调螺钉的顶端与固定座螺纹连接，微调螺钉的底端抵在定位面上表面；
43.所述中心轴上还设有球套，背架节点球包覆在球套的外表面，中心轴通过球套与背架节点球以球铰的方式连接。
44.所述销轴的顶端设有同于防止弹簧脱出的防脱块；
45.还包括定位销，每一销轴上设有竖槽，固定座上设有贯孔；定位销通过对应的贯孔插入竖槽中。
46.参照图6，所述背架节点球的顶部设有平面定位板；所述支撑板的下表面设有条形槽；平面定位板的上表面固设有平面定位销，平面定位销的顶端球与条形槽球铰，并可在条形槽内自由运动；
47.所述背架节点球的底部固设有微调环；所述微调环的外边缘均匀设置有多个微调螺纹孔；角度微调螺钉与微调螺纹孔螺纹连接，角度微调螺钉的内端抵在中心轴上。
48.节点处的每一反射面组件对应一条形槽；同一节点包括相互垂直的两条形槽。
49.调整机构还包括差动机构；差动机构包括球铰杆、微动旋钮、定环和定位环；所述定位环套装在中心轴上，定位环的顶端为所述定位面，球铰杆套在定位环的外侧，球铰杆的顶端为所述球套，球铰杆的中间位置设有凹槽，背架节点球内设有顶丝，顶丝的内端约束在凹槽中并可沿凹槽相对旋转；
50.所述定环与球铰杆底端固定连接；所述微动旋钮套在定位环的底端，且微动旋钮的下半部分内侧通过差动螺纹与定位环连接；微动旋钮的上半部分套在定环的外表面，微动旋钮的表面设有刻度，定环的外表面设有基准竖线。
51.所述中心轴的顶端设有压块，压块为十字型结构；压块位于支撑板外缘上沿下方；中心轴的末端设有调节杆，调节杆与中心轴垂直。
52.所述定位面的下表面与球铰杆的顶端之间设有第二弹簧。
53.所述球铰杆和定位环之间设有转动约束，定位环可沿球铰杆的中轴线自由活动。
54.调节杆的旋转带动中心轴顶端的十字形压块旋转，在安装过程中，中心轴带动十字形压块压在防脱块的顶部，安装后，十字形压块旋转脱离防脱块的顶部，便于安装和调配。
55.通过旋转角度微调螺钉，角度微调螺钉的内端抵在球铰杆的外表面，使其发生小角度偏移，角度微调，可调角度约为
±
3度。
56.球铰杆的球套通过压环和尼龙压块实现与背架节点球的铰接；角度微调螺钉抵在球铰杆的外壁上。
57.微调旋钮与固定于球铰杆上的定环轴承连接，旋转微调旋钮时，差分螺纹带动定
位环上下移动，实现定位面的位置调节，进一步使固定座的位置改变。

技术特征：
1.一种自支撑大跨度天线面板机构，包括多组反射面组件(3)，多组反射面组件拼接构成完整的反射面；其特征在于，还包括空间布局组件(4)和调整组件(5)；相邻的反射面组件通过调整组件连接，空间布局组件位于调整组件的下方并且相邻的调整组件通过空间布局组件连接；所述反射面组件包括反射面板和支撑板；所述反射面板通过设于支撑板上表面的减重筋与支撑板连接；所述调整组件位于多组反射面组件构成的节点处，其包括弹簧组、固定座、中心轴、定位面和背架节点球；所述弹簧组、固定座、定位面和背架节点球从上至下依次套装在中心轴上；所述固定座与支撑板外缘下沿固定连接；所述弹簧组包括多个弹簧，弹簧数量和节点处的反射面组件数量对应；每一弹簧均套装在销轴上，销轴垂直设于固定座的销轴孔内，且销轴可沿销轴孔的轴线运动；所述弹簧位于支撑板外缘上沿下方；固定座和定位面之间还设有微调螺钉，微调螺钉的顶端与固定座螺纹连接，微调螺钉的底端抵在定位面上表面；所述中心轴上还设有球套，背架节点球包覆在球套的外表面，中心轴通过球套与背架节点球以球铰的方式连接；所述空间布局组件包括连接杆和定位头；定位头位于多个背架节点球围绕直径最小的单元圈中心的下方；相邻的背架节点球之间、相邻的定位头之间和相邻的定位头与背架节点球之间均通过连接杆连接。2.根据权利要求1所述的一种自支撑大跨度天线面板机构，其特征在于，所述销轴的顶端设有用于于防止弹簧脱出的防脱块，所述压块位于防脱块的正上方，弹簧顶端与防脱块固定连接，弹簧底端抵在固定座上。3.根据权利要求1所述的一种自支撑大跨度天线面板机构，其特征在于，所述调整组件还包括定位销，每一销轴上设有竖槽，固定座上设有贯孔；定位销通过对应的贯孔插入竖槽中。4.根据权利要求1所述的一种自支撑大跨度天线面板机构，其特征在于，所述背架节点球的顶部设有平面定位板；所述支撑板的下表面设有条形槽；平面定位板的上表面固设有平面定位销，平面定位销的顶端球与条形槽球铰，并且顶端球可在条形槽内自由运动；所述背架节点球的底部固设有微调环；所述微调环的外边缘均匀设置有多个微调螺纹孔；角度微调螺钉与微调螺纹孔螺纹连接，角度微调螺钉的内端抵在中心轴上。5.根据权利要求4所述的一种自支撑大跨度天线面板机构，其特征在于，节点处的每一反射面组件对应一条形槽。6.根据权利要求4所述的一种自支撑大跨度天线面板机构，其特征在于，所述调整组件还包括差动机构；所述差动机构包括球铰杆、微动旋钮、定环和定位环；所述定位环套装在中心轴上，定位环的顶端为所述定位面，球铰杆套在定位环的外侧，球铰杆的顶端为所述球套，球铰杆的中间位置设有凹槽，背架节点球内设有顶丝，顶丝的内端约束在凹槽中并可沿凹槽相对旋转；所述定环与球铰杆底端固定连接；所述微动旋钮套在定位环的底端，且微动旋钮的下半部分内侧通过差动螺纹与定位环连接；微动旋钮的上半部分套在定环的外表面并轴承连接，微动旋钮的表面设有刻度，定环的外表面设有基准竖线。7.根据权利要求1所述的一种自支撑大跨度天线面板机构，其特征在于，所述中心轴的
顶端设有压块，压块为十字型结构；压块位于支撑板外缘上沿下方；中心轴的末端设有调节杆，调节杆与中轴芯轴垂直。8.根据权利要求1所述的一种自支撑大跨度天线面板机构，其特征在于，所述连接杆的两端均设有连接接头；所述连接杆为筒状，其外壁设有长圆孔，用于旋拧螺栓；所述连接接头与定位头或背架节点球之间通过螺栓连接。9.根据权利要求6所述的一种自支撑大跨度天线面板机构，其特征在于，所述定位面的下表面与球铰杆的顶端之间设有第二弹簧。10.根据权利要求6所述的一种自支撑大跨度天线面板机构，其特征在于，所述球铰杆和定位环之间设有转动约束，定位环可沿球铰杆的中轴线上下移动。

技术总结
本发明公开了一种自支撑大跨度天线面板机构，属于天线领域，其包括反射面部件、空间布局单元和调整机构；多个反射面部件通过调整机构固定在空间布局单元上。本发明专利通过将空间布局单元与若干个调整机构固定，调节调整机构的高低来满足大跨度反射面的要求，将若干个反射面部件与调整机构连接好，便形成了一个天线面板机构。本发明专利提供了一种结构简单、安装方便、重量轻、刚度好的适用于大面积的自支撑大跨度天线面板机构，可以化整为零，运输成本大大降低，可靠性高，非常适合于超大面积的天线或平板天线。的天线或平板天线。的天线或平板天线。


技术研发人员：张伟明 李增科 任兵锐 程志峰 金超
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/10/19