星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构的制作方法

1.本发明涉及航天器热控制技术领域，具体地，涉及星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构，特别是一种星载超大口径天线高频电缆温度一致性控制装置结构，其中超大口径是指天线尺寸长度方向大于50米。


背景技术：

2.目前，雷达天线的发展方向之一是扩大口径来追求性能，其特点为设备群均匀排列在天线上，其短时工作时发热，不工作时无热耗，温度振荡较大，在不采取有效热控措施的情况下，设备工作时的温度急剧升高将导致设备直接失效，高频电缆温度亦会失控。此外，大口径雷达天线往往由不同子板zb组成，会存在“两边温度低、中间温度高”的特点，不同子板zb引出的高频电缆温度存在初始差异，且由于电缆等长的要求，需要通过有效的排布装置，保证其电、热性能均满足要求。
3.对于雷达天线，常规的热控设计装置是针对设备的散热要求，在对地面设置散热面，常见的装置为包覆聚酰亚胺镀锗膜或铝合金光亮阳极氧化，对天面包覆多层隔热组件，并采用热管、导热填料和加热器等方式控制设备群。随着天线口径的增加，所需要的功率和重量会跟着成倍增长，已无多余资源用于高频电缆热控，需要根据借助天线热控现有手段对其进行温控。而电性能往往要求不同的高频电缆之间具备良好的温度一致性，在资源有限的情况下，需要采取合适的装置来保证。
4.目前，用于雷达天线高频电缆主要控温方式为：1)直接裸露在天线背面，不采取任何措施，由于表面吸发比的不确定性以及轨道外热流的变化，电缆温度剧烈振荡，甚至会达到-90℃～90℃；2)根据高频电缆热耗情况，对其进行f46镀银二次表面镜或者多层隔热组件包覆，能适当减小温度振荡，但仍无法满足电性能要求。
5.经过对现有技术进行检索：
6.专利文献cn109004335a公开了一种适用于火星探测的大口径天线的热控设计装置，主要涉及天线主反射面和天线机构独立热设计，该天线为无源天线，且不涉及高频电缆温控，即无此需求。
7.专利文献cn107462779a公开了微波成像卫星板间电缆相位误差测量装置的测试方法，主要涉及板间电缆相位误差测量，未采用热控新技术对其进行控温，导致电缆裸露于空间环境，温度超限风险极大，对天线电性能及成像质量都会造成恶劣的影响。
8.专利文献cn112298619a公开了一种sar天线板间电缆超稳定控温装置，着重于说明电缆整体包覆于多层隔热组件内，并连同多层随天线展开与收拢，使其不受空间外热流影响。该专利文献适用于天线口径较小的情形，且未对电缆之间的温度一致性采用任何控制装置。
9.专利文献cn114537716a公开了一种点阵式温度一致性控制方法及系统，使用预埋相变热管或相变板并铺设高导热石墨烯、铺设导热硅脂等手段，将天线各模块启动温度保持在相同温度水平。对于悬空走线的高频电缆温度一致性控制无实际指导意义。
10.专利文献cn107742771a公开了一种可实现射频电缆内置布线的星载天线展开臂装置，实现了天线射频电缆的内部走线功能，有利于舱外电缆的布线，减轻产品的重量，有利于展开臂和射频电缆进行一体化热控设计。该专利文献对于热控设计并未提供实际方法，且无温度一致性相关论述。


技术实现要素：

11.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构。
12.根据本发明提供的一种星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构，包括：
13.包覆星载超大口径天线的对地面的聚酰亚胺镀锗膜；
14.包覆星载超大口径天线的对天面的多层隔热组件；
15.与星载超大口径天线的各块子板一一对应的高频电缆，其中，高频电缆整体包覆在多层隔热组件中，且每根高频电缆长度相等，跨越子板向星载超大口径天线长度方向上的中点延伸，并最终在进星体前汇成集束。
16.优选地，高频电缆本身无主动热控措施。
17.优选地，星载超大口径天线共2n块子板，子板及对应高频电缆之间左右呈对称分布；
18.第1块和第2n块子板为最外侧子板，第n块和第n+1块子板为中间子板；
19.最外侧子板的高频电缆横跨沿着星载超大口径天线的边缘走线，避开星载超大口径天线上的高功率设备群；
20.第2块至第2n-1块子板的高频电缆在星载超大口径天线上进行不同程度的绕线，保证余下的电缆等长后，汇入主路径
21.优选地，第2块至第2n-1块子板的高频电缆越靠近中间子板，在星载超大口径天线上绕线越长。
22.优选地，第2块至第2n-1块子板的高频电缆布置在各个子板四周，并通过不同的绕线圈数，保证汇入主路径时每根电缆剩余长度相等。
23.优选地，高频电缆使用卡箍绑扎在各个子板的边缘，每隔300mm～500mm布置1只卡箍。
24.优选地，高频电缆在跨越子板时，转弯半径为400mm～600mm。
25.优选地，高频电缆上设置有一个或多个热敏电阻。
26.优选地，高功率设备群集中安装在星载超大口径天线的阵面。
27.优选地，还包括星载超大口径天线。
28.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
29.1、本发明尤其适用于外热流和内功耗复杂条件下星载超大口径天线高频电缆温度一致性温控，能够满足星载超大口径天线高频电缆在不同空间环境和内功耗条件下的温度一致性需求。
30.2、利用本发明，不但达到了良好的热控制效果，而且整套装置可靠性高，适应性强，整套装置产品均借助天线本身热控措施，不存在系统的启动、终止和失效问题。
31.3、本发明中高频电缆本身无主动热控措施，通过合理的走线排布，借助天线不同
位置温度分布特征，取得了可靠性高、控温效果好等有益效果。
附图说明
32.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
33.图1为本发明一个实施例的星载超大口径天线高频电缆温度一致性控制装置的俯视与侧视两者之间的结构对照示意图。
34.图2为本发明一个实施例的子板zb1和子板zb8高频电缆热敏电阻平均温差曲线。
35.图中示出：
36.具体实施方式
37.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
38.针对星载超大口径天线高频电缆数量多、长度长，经过天线以及星体不同部位，温度分布存在不确定性，本发明通过合理的电缆布局，整体包覆多层隔热组件等措施，解决高频电缆温度一致性控制难题，保证天线电性能。本发明解决了星载超大口径天线高频电缆温度一致性控制问题，同时适应不同外热流条件下的温度需求，具有占用资源少、高适应性、可靠性好、设计灵活的特点。
39.根据本发明提供的一种星载超大口径天线高频电缆温度一致性控制装置，包括：高功率设备群集中安装在星载超大口径天线的阵面，星载超大口径天线的对地面包覆聚酰亚胺镀锗膜，星载超大口径天线的对天面包覆多层隔热组件，星载超大口径天线共16块子板，左右呈对称分布，每块子板各有一根高频电缆，高频电缆上典型位置设置若干热敏电阻，每根高频电缆长度相等，最外侧子板zb1需跨越7块子板，次外侧子板zb2跨越6块子板，并以此类推，最终进星体前汇成集束。高频电缆本身无主动热控措施，通过合理的走线排布，借助天线不同位置温度分布特征，取得了可靠性高、控温效果好等有益效果。
40.下面对本发明进行具体说明。
41.所述的星载超大口径天线尺寸长度方向超过50米，宽度为2米，16根高频电缆等长，为30米，高频电缆不同位置温度差异较大，影响天线电性能。对此，子板zb1高频电缆横跨沿着天线边缘走线，避开天线上高功率设备群，防止因高功率设备开机而出现剧烈温度波动，从子板zb2开始，在天线上进行不同程度的绕线，保证余下的电缆等长后，汇入主路径，越靠近中间子板zb8，在天线上绕线越长，均尽量布置在各个子板zb四周，并通过不同的绕线圈数，保证汇入主路径时每根电缆剩余长度相等。
42.如图1所示，高频电缆整体包覆在星载超大口径天线背面的多层隔热组件中，确保高频电缆的电缆温度不会因为轨道复杂外热流变化而产生剧烈的波动。高频电缆上典型位
置设置若干热敏电阻，用于测量温度。高频电缆使用卡箍绑扎在各个子板的边缘，每隔300mm～500mm布置1只卡箍，确保长尺寸高频电缆满足天线力学条件。所述高频电缆在跨越天线子板zb时，转弯半径为400mm～600mm，确保不影响天线收拢与展开。
43.下面结合图1进行更为具体的说明。在图1中为方便图示，仅展示对称天线的左侧一半，右侧采取同样的装置结构。子板zb1高频电缆横跨沿着星载超大口径天线边缘走线，避开星载超大口径天线上高功率设备群，防止因高功率设备开机而出现剧烈温度波动，从子板zb2开始，在星载超大口径天线上进行不同程度的绕线，保证余下的电缆等长后，汇入主路径，越靠近中间子板zb8，在星载超大口径天线上绕线越长，均尽量布置在各个子板四周，并通过不同的绕线圈数，保证汇入主路径时每根电缆剩余长度相等。
44.子板zb1～zb8上均有高频电缆，每根电缆长度为30米，每2米设置1只热敏电阻测点，每根电缆共计15个温度测点。解决高功率设备群的温度控制问题，取得了可靠性高、控温效果好等有益效果。
45.基于以上控温装置，对卫星星载超大口径天线高频电缆温度进行试验验证，试验通过加热器、红外笼和吸波热沉相结合的方式来模拟轨道外热流，天线按照实际工作模式工作。
46.子板zb1～zb8中，越靠近子板zb8，整体温度越高，故8根相对应的高频电缆中，子板zb1和子板zb8温差最大，只需比较其温差，即可知8根高频电缆的温度一致性情况。图2为子板zb1和子板zb8高频电缆热敏电阻平均温差曲线，从以上试验结果可以看出，8块子板高频电缆平均温差≤3.5℃，在天线口径远大于常规尺寸的情况下仍能满足很好的温度一致性。满足使用需求，为天线工作提供保障。
47.由上实施例证明，本发明的星载超大口径天线高频电缆温度一致性控制装置稳定，具有效果好，适应性好，热控措施也便于实施的特点。
48.综上所述，本发明解决了星载超大口径天线高频电缆温度一致性控制难题，可以适应各种轨道和工作模式。针对超大口径天线高频电缆长度长，温度一致性要求高等特点，根据天线子板温度场特点，在天线板上对高频电缆进行绕线，实现其温度一致性控制。随着星载雷达技术的发展，天线口径面积正在增加，同类型天线高频电缆的温度一致性控制都可以参考本发明装置进行设计。
49.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
50.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构，其特征在于，包括：包覆星载超大口径天线的对地面的聚酰亚胺镀锗膜；包覆星载超大口径天线的对天面的多层隔热组件；与星载超大口径天线的各块子板一一对应的高频电缆，其中，高频电缆整体包覆在多层隔热组件中，且每根高频电缆长度相等，跨越子板向星载超大口径天线长度方向上的中点延伸，并最终在进星体前汇成集束。2.根据权利要求1所述的星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构，其特征在于，高频电缆本身无主动热控措施。3.根据权利要求1所述的星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构，其特征在于，星载超大口径天线共2n块子板，子板及对应高频电缆之间左右呈对称分布；第1块和第2n块子板为最外侧子板，第n块和第n+1块子板为中间子板；最外侧子板的高频电缆横跨沿着星载超大口径天线的边缘走线，避开星载超大口径天线上的高功率设备群；第2块至第2n-1块子板的高频电缆在星载超大口径天线上进行不同程度的绕线，保证余下的电缆等长后，汇入主路径。4.根据权利要求3所述的星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构，其特征在于，第2块至第2n-1块子板的高频电缆越靠近中间子板，在星载超大口径天线上绕线越长。5.根据权利要求4所述的星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构，其特征在于，第2块至第2n-1块子板的高频电缆布置在各个子板四周，并通过不同的绕线圈数，保证汇入主路径时每根电缆剩余长度相等。6.根据权利要求5所述的星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构，其特征在于，高频电缆使用卡箍绑扎在各个子板的边缘，每隔300mm～500mm布置1只卡箍。7.根据权利要求5所述的星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构，其特征在于，高频电缆在跨越子板时，转弯半径为400mm～600mm。8.根据权利要求1所述的星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构，其特征在于，高频电缆上设置有一个或多个热敏电阻。9.根据权利要求1所述的星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构，其特征在于，高功率设备群集中安装在星载超大口径天线的阵面。10.根据权利要求1所述的星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构，其特征在于，还包括星载超大口径天线。

技术总结
本发明提供了一种星载天线高频电缆温度一致性控制装置结构，属于空间飞行器热控设计领域。本发明针对星载超大口径天线高频电缆数量多、长度长，经过天线以及星体不同部位，温度分布存在不确定性，通过合理的电缆布局，整体包覆多层隔热组件等措施，解决高频电缆温度一致性控制难题，保证天线电性能，同时适应不同外热流条件下的温度需求，具有占用资源少、高适应性、可靠性好、设计灵活的特点。设计灵活的特点。设计灵活的特点。


技术研发人员：姜新建 姚正平 缪洪康 丁嗣辉 周砚耕
受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/8/13