一种天线共口径集成能源系统模块及其制备方法与流程

本发明涉及航天器能源系统，具体涉及一种天线共口径集成能源系统模块及其制备方法。

背景技术：

1、随着飞行器载荷组件多、工作功率大的特点愈发突出，尤其是对于大功率sar卫星、通信卫星等具有大口径的天线和大面积的太阳阵，现有的天线与太阳电池阵单独工作模式导致卫星体积重量高、展开面积大、天线对太阳电池造成遮挡、飞行器设计难度大等问题。针对上述问题，虽然已经有关于将太阳电池与平面天线进行一体化集成的思路，来降低飞行器的展开面积，但是虽然将太阳电池与平面天线一体化集成，其依然采用的是传统的电源系统供电模式，即太阳电池产生的电能需要经舱内电源控制及储能单元后，才能为平台和天线载荷统一供电。上述这种舱内集成式供电模式，存在飞行器功耗大、控制难、功率受限等缺陷，严重制约飞行器的发展。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述缺陷，在共口径模块内实现能源对天线载荷的直接供电，提高供电效率，大幅降低飞行器的体积重量。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种天线共口径集成能源系统模块，系统模块至少包含：太阳电池阵、平面天线阵、储能电池组、电源控制系统、轻质支撑框架；

3、在长度方向上，所述轻质支撑框架包含若干个细中空组件和粗中空组件，所述细中空组件和所述粗中空组件间隔连接；在宽度方向上，所述轻质支撑框架包含细中空组件；所述粗中空组件上设有传输线缆接口；

4、所述太阳电池阵、平面天线阵通过弹簧固定在所述轻质支撑框架上；

5、所述储能电池组、电源控制系统设于所述粗中空组件内，通过所述传输线缆接口与所述太阳电池阵、平面天线阵相连接。

6、较佳地，所述太阳电池阵包含内置电路柔性基板和柔性薄膜太阳电池，所述内置电路柔性基板与所述柔性薄膜太阳电池通过空间用硅橡胶进行复合。

7、较佳地，所述平面天线阵至少由柔性基板、电缆、金属贴片、tr组件所组成。

8、较佳地，所述平面天线阵分为两个柔性膜层，所述柔性膜层的四周设有金属环挂孔。

9、较佳地，所述轻质支撑框架的长度方向和宽度方向上都均匀分布有弹簧安装接口，用于连接所述太阳电池阵和所述平面天线阵。

10、较佳地，所述储能电池组采用的是空间宽温域锂离子电池。

11、较佳地，所述轻质支撑框架的长度为2m～2.85m，宽度为1m～1.26m。

12、较佳地，所述粗中空组件的外径为80mm～90mm，所述细中空组件的外径为30mm～40mm；所述粗中空组件的内径为60mm～70mm，所述细中空组件的内径为10mm～20mm。

13、较佳地，所述系统模块还包含热控层，所述热控层贴附于所述平面天线阵的表面，用于导出平面天线阵的热量并降低太阳电池阵对平面天线阵温度的影响。

14、本发明还提供了一种如上任意一项所述的天线共口径集成能源系统模块的制备方法，包含以下步骤：

15、步骤s1，制备柔性太阳电池阵，将太阳电池与柔性电路基板复合；

16、步骤s2，制备轻质支撑框架，在长度方向上，所述轻质支撑框架包含若干个细中空组件和粗中空组件，所述细中空组件和所述粗中空组件间隔连接；在宽度方向上，所述轻质支撑框架包含细中空组件；

17、步骤s3，制备太阳电池阵和平面天线阵，将所述太阳电池阵和平面天线阵通过弹簧固定在所述轻质支撑框架上；

18、步骤s4，将储能电池组、电源控制系统设置于所述粗中空组件内，通过传输线缆接口与所述太阳电池阵、平面天线阵相连接。

19、本发明的有益效果：

20、(1)本发明将太阳电池阵和平面天线阵通过拉伸弹簧固定在轻质支撑框架上，将飞行器的储能电池组、电源控制系统从舱内转移到舱外，集成到轻质支撑框架内部，实现太阳电池阵与平面天线阵的共口径集成，且在轻质支撑框架内集成储能和电源控制系统，可在共口径模块内实现能源对天线载荷的直接供电，避免了使用传统的位于舱内的电源系统进行供电，大大减小了功率损耗，有利于提升供电效率。

21、(2)本发明的能源系统与载荷的共口径集成，可降低卫星舱外展开面积、压缩面积、降低卫星总重量、降低卫星发射成本，故可大幅降低飞行器的体积重量，也可避免大面积天线对太阳电池阵入射光的遮挡；进一步地，通过多模块并网，实现对卫星平台供电，实现轻量化、智能化、高品质的电源供应能力。

技术特征：

1.一种天线共口径集成能源系统模块，其特征在于，系统模块至少包含：太阳电池阵、平面天线阵、储能电池组、电源控制系统、轻质支撑框架；在长度方向上，所述轻质支撑框架包含若干个细中空组件和粗中空组件，所述细中空组件和所述粗中空组件间隔连接；在宽度方向上，所述轻质支撑框架包含细中空组件；所述粗中空组件上设有传输线缆接口；

2.如权利要求1所述的天线共口径集成能源系统模块，其特征在于，所述太阳电池阵包含内置电路柔性基板和柔性薄膜太阳电池，所述内置电路柔性基板与所述柔性薄膜太阳电池通过空间用硅橡胶进行复合。

3.如权利要求1所述的天线共口径集成能源系统模块，其特征在于，所述平面天线阵至少由柔性基板、电缆、金属贴片、tr组件所组成。

4.如权利要求1所述的天线共口径集成能源系统模块，其特征在于，所述平面天线阵分为两个柔性膜层，所述柔性膜层的四周设有金属挂环孔。

5.如权利要求1所述的天线共口径集成能源系统模块，其特征在于，所述轻质支撑框架的长度方向和宽度方向上都均匀分布有弹簧安装接口，用于连接所述太阳电池阵和所述平面天线阵。

6.如权利要求1所述的天线共口径集成能源系统模块，其特征在于，所述储能电池组采用的是空间宽温域锂离子电池。

7.如权利要求1所述的天线共口径集成能源系统模块，其特征在于，所述轻质支撑框架的长度为2m～2.85m，宽度为1m～1.26m。

8.如权利要求1所述的天线共口径集成能源系统模块，其特征在于，所述粗中空组件的外径为80mm～90mm，所述细中空组件的外径为30mm～40mm；所述粗中空组件的内径为60mm～70mm，所述细中空组件的内径为10mm～20mm。

9.如权利要求1所述的天线共口径集成能源系统模块，其特征在于，所述系统模块还包含热控层，所述热控层贴附于所述平面天线阵的表面，用于导出平面天线阵的热量并降低太阳电池阵对平面天线阵温度的影响。

10.一种如权利要求1～9中任意一项所述的天线共口径集成能源系统模块的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

技术总结本发明公开了一种天线共口径集成能源系统模块及其制备方法，系统模块至少包含：太阳电池阵、平面天线阵、储能电池组、电源控制系统、轻质支撑框架；在长度方向上，轻质支撑框架包含若干个细中空组件和粗中空组件；在宽度方向上，轻质支撑框架包含细中空组件；粗中空组件上设有传输线缆接口；太阳电池阵、平面天线阵通过弹簧固定在轻质支撑框架上；储能电池组、电源控制系统设于粗中空组件内，通过传输线缆接口与太阳电池和天线相连接。系统模块不仅将太阳电池阵与平面天线阵进行集成，而且将储能电池组与电源控制系统从舱内转移到舱外，并集成到载荷上，大大减轻飞行器体积重量，实现轻量化、智能化、高品质的电源供应能力。技术研发人员：马宁华,徐建明,蒋帅,王可,丁帅,王训春,吴敏,翟晗,郑通受保护的技术使用者：上海空间电源研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/24