專利名稱：充氣式空間射電望遠鏡接收天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
充氣式空間射電望遠鏡接收天線技術(shù)領(lǐng)域本實用用新型涉及一種空間射電望遠鏡接收天線，特別涉及一種充氣 式空間射電望遠鏡接收天線。
背景技術(shù)：
望遠鏡的工作能力由靈敏度與分辨率決定，由于太陽、地面等的射電 輻射很低，所以，射電望遠鏡可以全天候工作，且受天氣的影響很小。但 相對于光學望遠鏡而言，單個射電望遠鏡的分辨率很低(分辨率與望遠鏡 的口徑成正比，與觀測波長成反比，射電望遠鏡的波長遠大于光學望遠 鏡)。射電望遠鏡為了提高分辨率，采取綜合口徑射電望遠鏡，工作原理 是將不同地點的多個望遠鏡天線接收的信號進行千涉，其結(jié)果是各個望遠 鏡之間的距離就等同于望遠鏡的口徑。這套技術(shù)稱之為甚長基線干涉(英 文簡稱VLBI)，所以望遠鏡之間的距離越遠(也就是基線越長)，VLBI 的分辨率就越高，分辨率越高也就意味著將遠處的物體看得越清晰。將 VLBI技術(shù)用于探月工程中的定軌，基線越長定軌就越精確。但地球的直 徑是有限的，即在地球上VLBI的基線不能超過地球的直徑。所以世界很 多國家提出了將射電望遠鏡的接收天線放置在太空，稱之為空間VLBI 技術(shù)(英文簡稱VSOP)。這樣可使VLBI的基線突破地球本身的限制， 基線可遠遠大于地球的直徑。由于基線的顯著增大，空間-地面聯(lián)合觀測 的分辨率是地面望遠鏡組分辨率的3倍以上，其中南北向的分辨率提高了 七倍以上。可見VSOP在分辨率上的優(yōu)勢是非常明顯的，將來隨著技術(shù) 的不斷成熟與基線不斷增大，VSOP將有著很廣闊發(fā)展前景。注意到VLBI 觀測的兩大要點分辨率和靈敏度，而天線的口徑?jīng)Q定了望遠鏡的靈敏度 (靈敏度跟口徑的平方成正比)，口徑越大，相同時間內(nèi)接收到的信號就 越多，就能接收更遠更弱的信號。不難理解提高空間射電望遠鏡口徑(接 收面積)的必要性。由于各種技術(shù)原因，特別是發(fā)射火箭時受到體積與重 量的限制，望遠鏡天線的口徑始終難以增加，也就是說，空中射電望遠鏡 目前只是能實現(xiàn)增長基線提高分辨率這一個優(yōu)勢，對增大口徑提高靈敏度 目前暫無有效辦法。而且，目前VSOP天線的技術(shù)方案幾乎都是采用金 屬作為天線的支撐骨架，金屬優(yōu)點是硬度強，但缺點是質(zhì)量大，且體積不 能任意收縮。所以當天線折疊收縮后體積依然較大，而火箭載貨艙的體積非常有限。因此在普通火箭的發(fā)射條件下，金屬骨架的VSOP天線的口 徑很難突破15米這個瓶頸。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決已有空間射電望遠鏡天線存在不易折 疊或收縮、口徑較小，而且發(fā)射體積大、重量重的問題而提供了一種充氣式空間射電望遠鏡接收天線，它所采用的技術(shù)方案是 一種充氣式空間射 電望遠鏡的接收天線，它包括固定底座，用于接收電磁波的主反射面， 位于主反射面上方用于接收來自主反射面反射的電磁波的副反射面，位于 固定底座上方用于收集副反射面反射的電磁波的聚焦面，用于固定副反射 面的副反射定位索，還包括與固定底座連接的用于支撐整個天線結(jié)構(gòu)的充 氣主臂，與充氣主臂頂端相連的用來固定副反射定位索的頂部充氣環(huán)，與 充氣主臂相連的用來固定主反射面的充氣次臂環(huán)，以及與充氣主臂相連的 通過固定底座的輸氣導管。本實用新型的工作原理是電磁波平行射向主反射面，經(jīng)主反射面反 射到副反射面，再經(jīng)副反射面反射到聚焦面，再經(jīng)與聚焦面連接的接收裝 置完成整個電磁波的接收過程。本實用新型的有益效果是第一，由于采用充氣主臂支撐整個天線結(jié)構(gòu)，而且固定副反射面的副 反射定位索以及固定主反射面的充氣次閉環(huán)均可收縮到最小，對于同樣的 火箭發(fā)射體積，充氣式空間射電望遠鏡接收天線可比金屬骨架的空間射電 望遠鏡接收天線的口徑至少大幾倍，口徑擴大的直接結(jié)果就是天線的靈敏 度大大的提高。第二，在發(fā)射過程中，收縮緊湊的充氣主臂和充氣次臂環(huán)比金屬骨架 的抗震性更好。第三，由于充氣式空間射電望遠鏡接收天線本身的重量較輕，在太空
更容易變換方向。第四，在太空中晝夜溫差很大，對于較長的金屬骨架其溫度形變無法 控制與調(diào)節(jié)，而充氣式空間射電望遠鏡接收天線可以通過控制內(nèi)部氣壓來 自動調(diào)整溫度引起的形變。


圖1是本實用新型一個實施例的立體圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是圖2中A-A方向的剖視圖；圖4是圖3中B位置的放大圖；圖5是本實用新型的工作原理圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步說明。本實用新型所述的充氣式空間射電望遠鏡的接收天線如圖1、圖2和 圖3所示，它包括固定底座8，用于接收電磁波的主反射面1，位于主 反射面1上方用于接收來自主反射面1反射的電磁波的副反射面2，位于 固定底座8上方用于收集副反射面2反射的電磁波的聚焦面3，用于固定 副反射面2的副反射定位索21，還包括與固定底座8連接的用于支撐整 個天線結(jié)構(gòu)的充氣主臂6，與充氣主臂6頂端相連的用來固定副反射定位 索21的頂部充氣環(huán)4，與充氣主臂6相連的用來固定主反射面1的充氣 次臂環(huán)7，以及與充氣主臂6相連的通過固定底座8的輸氣導管9。其中， 每一個充氣主臂6都與一個獨立的輸氣導管9相連。本實用新型的工作原理如圖5所示電磁波D平行射向主反射面1， 經(jīng)主反射面1反射到副反射面2，再經(jīng)副反射面2反射到聚焦面3，再經(jīng) 與聚焦面3連接的接收裝置(圖中未示)完成整個電磁波的接收過程。為避免天線在轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生變形，所述的頂部充氣環(huán)和充氣主臂之間設(shè) 置有穩(wěn)定支架5。為了增加充氣式射電望遠鏡接收天線在太空的生存工作時間，如圖4 所示，所述的充氣主臂6中設(shè)置有備用內(nèi)膽10，并且與充氣主臂相連的輸氣導管連接有用于啟動備用內(nèi)膽的充氣交換閥11。當充氣主臂6正常工作時，備用內(nèi)膽10沒有充氣，被收縮固定在充氣主臂6內(nèi)。當充氣主 臂6破裂或被外來力作用損壞時，充氣主臂6內(nèi)的氣壓急劇下降，此時充 氣交換閥11自動將充氣閥門轉(zhuǎn)換到備用內(nèi)膽IO并為其充氣，使充氣主臂 6迅速恢復到正常狀態(tài)。而且充氣交換閥11還可以根據(jù)需要變換充氣位 置。為充氣主臂6或備用內(nèi)膽IO充氣或調(diào)節(jié)氣壓。用相同的原理，充氣次臂環(huán)7也可以用同樣的方法進行充氣并設(shè)置備 用內(nèi)膽。
權(quán)利要求1. 一種充氣式空間射電望遠鏡的接收天線，它包括固定底座，用于 接收電磁波的主反射面，位于主反射面上方用于接收來自主反射面反射的 電磁波的副反射面，位于固定底座上方用于收集副反射面反射的電磁波的 聚焦面，用于固定副反射面的副反射定位索，其特征在于還包括與固定 底座連接的用于支撐整個天線結(jié)構(gòu)的充氣主臂，與充氣主臂頂端相連的用 來固定副反射定位索的頂部充氣環(huán)，與充氣主臂相連的用來固定主反射面 的充氣次臂環(huán)，以及與充氣主臂相連的通過固定底座的輸氣導管。
2. 如權(quán)利要求1所述的充氣式空間射電望遠鏡的接收天線，其特征在 于所述的頂部充氣環(huán)和充氣主臂之間設(shè)置有穩(wěn)定支架。
3. 如權(quán)利要求1所述的充氣式空間射電望遠鏡的接收天線，其特征在 于所述的充氣主臂中設(shè)置有備用內(nèi)膽，并且與充氣主臂相連的輸氣導管 連接有用于啟動備用內(nèi)膽的充氣交換閥。
4. 如權(quán)利要求1所述的充氣式空間射電望遠鏡的接收天線，其特征在于所述的充氣次臂環(huán)內(nèi)設(shè)置有備用內(nèi)膽。
專利摘要一種充氣式空間射電望遠鏡的接收天線，它包括固定底座，用于接收電磁波的主反射面，位于主反射面上方用于接收來自主反射面反射的電磁波的副反射面，位于固定底座上方用于收集副反射面反射的電磁波的聚焦面，用于固定副反射面的副反射定位索，還包括與固定底座連接的用于支撐整個天線結(jié)構(gòu)的充氣主臂，與充氣主臂頂端相連的用來固定副反射定位索的頂部充氣環(huán)，與充氣主臂相連的用來固定主反射面的充氣次臂環(huán)，以及與充氣主臂相連的通過固定底座的輸氣導管。它可比金屬骨架的空間射電望遠鏡接收天線的口徑至少大幾倍，口徑擴大的直接結(jié)果就是天線的靈敏度大大的提高。
文檔編號H01Q15/14GK201038321SQ20072006891
公開日2008年3月19日 申請日期2007年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
發(fā)明者李中桂, 謝富國, 陳昭宇 申請人:中國科學院上海天文臺