近年来,对地观测、空间通信、深空探测、载人航天等事业的发展异常迅猛,对轻量化、大尺度、几何稳定性高的空间大型可展开天线机构的需求大大增加。大型可展开环形桁架式天线机构由于其折叠比大、刚度高、质量不随天线口径增加而大幅度增加等优点在航天工程中有越来越多的应用。因此,在太空能够顺利展开并具备足够刚度的空间大型可展开天线机构成为了保证天线系统正常工作的关键。本文在分析现有大口径可展开天线机构的基础上,总结并提出了7种可以构成环形桁架机构的基本展开单元,建立了综合评价指标及单双层环形桁架机构基频经验公式,在此基础上,进行了天线机构构型优选,创新性的提出了提高超大口径双层可展开天线机构展开后基频的设计方案。基于能量等效原理,将双层天线机构的折展单元进行等效建模,得到了表征双层天线结构动力学特性的等效连续体模型,将其与有限元分析结果进行比对,证实了该等效方法的正确性,从而简化了天线机构的力学特性分析过程。通过分析双层环形桁架节点的受力情况,得出了对角拉索预紧力的取值范围,建立相应的有限元模型,分析了含索和无索两种状态的天线机构,分别得出了各阶固有频率及其相应的模态振型,对比分析了采用对角斜拉索刚化结构的必要程度。通过对影响双层机构固有频率的因素进行灵敏度分析,得出了改善天线机构振动频率的有效措施。结合前面的分析结论,对内外层环形桁架机构进行了结构优化设计,并对双层可展开环形桁架的驱动与同步机构进行详细设计,实现了双层环形桁架重复展开与收拢功能。研制了含弹性铰链口径2m的单层环形桁架式可展开天线机构原理样机与双层单元机构原理样机,对两种样机的展开功能和动力学特性进行了试验验证。