本发明属于天线，具体涉及基于零膨胀可展模块的空间天线背架结构。
背景技术：
1、随着对通讯质量和观测能力等方面功能要求的日益增长，大口径、高精度成为星载天线发展的趋势。很多大型空间天线背架结构的在轨建造方法被提出，例如整体结构可展、太空增材制造、构件装配和模块组装。相比之下，可展模块的在轨组装是当前超大型乃至公里级宇航结构最有竞争力的建造方案。其具有运载和组装效率高、模块展开难度低、经济性好和局部破坏后便于修复的优点。
2、目前高增益、分辨率和灵敏度的长距离通信一般采用抛物面型的反射面天线，其背架结构主要有肋式伞状结构、带索网的环形桁架、折叠板壳、充气结构和构架式结构等形式。相比之下，构架式结构的刚度和形状精度相对更高，空间扩展性强，更适用于大型空间天线的模块化建造。
3、一般情况下，反射面天线背架结构的曲面内刚度很高，但曲面外的弯曲刚度较弱。随着拼接模块数量的增加以及空间天线曲面方向上尺寸增大，结构整体自振频率会因质量的增加而显著下降。因此确保模块较高的刚度是构建大口径的组装式空间天线的重要前提。尽管增加背架结构厚度是改善刚度的最有效手段，如采用多层结构，但复杂的结构构成对于展收功能的实现并不利。为满足可展性过多地引入柔性机制，又会降低背架结构的刚度及形状精度。
4、除了可展性和刚度外，尽可能降低太空极端温度变化引起的温差效应也是星载天线设计的重要目标。在温度变化幅度可达±200℃的情况下，可展模块自身的热致变形容易引起展开过程以及模块间连接的失效。随着安装模块的增加，组装式天线也容易产生几何误差和温度应力的累积。目前可同时满足可展性、高刚度和尺寸热稳定性的可展模块还鲜有报道。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种基于零膨胀可展模块的空间天线背架结构。该结构形式的模块可展性、结构刚度和尺寸热稳定性均能得到保证。
2、本发明包括按照蜂窝网格排布的多个可展模块，每个可展模块由六个结构相同的子结构构成。每个子结构包括上层径向杆、下层径向杆、内斜腹杆、第一中斜腹杆、第二中斜腹杆、第一外斜腹杆、第二外斜腹杆、下层环索段和上层环索段。
3、同一子结构内的上层径向杆、内斜腹杆、第一中斜腹杆和第二中斜腹杆的一端通过上层内节点转动连接；上层径向杆的另一端、第一外斜腹杆和第二外斜腹杆的一端通过上层外节点转动连接；下层径向杆的一端、第一中斜腹杆和第一外斜腹杆的另一端通过第一下层节点转动连接；第二中斜腹杆和第二外斜腹杆的另一端通过第二下层节点转动连接；下层径向杆和内斜腹杆的另一端通过轴心节点转动连接。下层环索段的两端连接第一下层节点和第二下层节点；上层环索段的两端连接相邻两个子结构的上层外节点。一个子结构的第一下层节点为相邻的另一个子结构的第二下层节点，即相邻两个子结构共用一个下层节点，六个子结构共用一个轴心节点。
4、可展模块在展成状态下，六个结构相同的子结构绕z轴旋转对称，每个子结构的上层径向杆、下层径向杆、内斜腹杆、第一中斜腹杆、第二中斜腹杆、第一外斜腹杆、第二外斜腹杆、下层环索段以及相邻子结构的下层径向杆构成空间六面体结构，每个面为三角形；六个上层内节点位于同一圆周。
5、六条上层环索段首尾相接，形成一体，为整根上层环索，围成一平面正六边形；六条下层环索段首尾相接，形成一体，为整根下层环索，围成一平面正六边形；相邻子结构共用一根下层径向杆，六个子结构共用一个轴心节点，即六根下层径向杆和六根内斜腹杆在模块中心处交汇，通过轴心节点进行转动连接。
6、本发明具有的有益效果包括：
7、1、本发明可展模块具备零膨胀特性，在均匀温度变化下可维持上层六边形网格形状不变，减少模块组装的几何偏差和拼接应力；
8、2、本发明的可展模块可从具有高收纳比的收拢状态展开至展成状态；
9、3、本发明的可展模块在展成后，上、下层环索处于绷紧状态，有效利用材料强度，结构刚度和稳定性好，且质量轻；
10、4、本发明为大型空间天线背架结构的模块化建造提供了新的解决方案。
1.基于零膨胀可展模块的空间天线背架结构，包括按照蜂窝网格排布的多个可展模块；其特征在于：每个可展模块由六个结构相同的子结构构成；每个子结构包括上层径向杆(101)、下层径向杆(102)、内斜腹杆(103)、第一中斜腹杆(104)、第二中斜腹杆(105)、第一外斜腹杆(106)、第二外斜腹杆(107)、下层环索段(108)和上层环索段(109)；
2.如权利要求1所述的基于零膨胀可展模块的空间天线背架结构，其特征在于：所述的轴心节点(114)包括底座(21)、芯柱(22)、牵引弹簧(23)和顶压盘(24)；六根下层径向杆(102)的一端分别与底座的下表面铰接，六根内斜腹杆(103)的一端分别与底座的上表面铰接，每根下层径向杆和内斜腹杆能够在各自的一个平面转动；芯柱(22)垂直固定设置在底座(21)上表面中心，芯柱(22)上套置牵引弹簧(23)；顶压盘(24)与芯柱(22)活动连接，当可展模块处于收拢状态，顶压盘(24)位于芯柱(22)的最高位置，牵引弹簧(23)伸至最长。
3.如权利要求1所述的基于零膨胀可展模块的空间天线背架结构，其特征在于：第一中斜腹杆(104)和第二中斜腹杆(105)为伸缩杆，通过驱动电机改变杆件的长度；在展开过程中，驱动电机驱动第一中斜腹杆(104)和第二中斜腹杆(105)同步收缩，牵引弹簧(23)带动顶压盘(24)向下运动，挤压内斜腹杆(103)向外翻转，直至模块处于展成状态。
4.如权利要求1所述的基于零膨胀可展模块的空间天线背架结构，其特征在于：多个可展模块以上层环索围合的正六边形为基础进行蜂窝状排布，多个可展模块汇聚点对应的上层外节点通过连接件(2)连接。
5.如权利要求1所述的基于零膨胀可展模块的空间天线背架结构，其特征在于：蜂窝状排布的多个可展模块对应的下层节点通过连接杆(3)连接。
6.如权利要求5所述的基于零膨胀可展模块的空间天线背架结构，其特征在于：所述的连接杆(3)包括套筒(31)和伸缩杆(32)，根据温度变化进行杆长主动调节。
7.如权利要求5所述的基于零膨胀可展模块的空间天线背架结构，其特征在于：所述的连接杆(3)采用负膨胀的次结构，其由多个空间六面体杆系单元(33)构成，每个杆系单元由六根低热膨胀系数的杆件(331)和三根高热膨胀系数的杆件(332)构成。
