[发明专利]一种金属馈电波导在空间环境下形变控制方法

说明书

本发明的公开了一种金属馈电波导在空间环境下形变控制方法，包含以下步骤：S1、根据星载无源平面反射阵列天线，确定金属馈电波导的几何结构参数和材料属性；S2、根据金属馈电波导的结构布局、边界条件、性能要求，确定弹性支架的结构；S3、根据金属馈电波导的几何结构参数和材料属性，建立金属馈电波导的有限元模型；S4、根据金属馈电波导的约束条件及热载荷环境，计算金属馈电波导在空间环境下的热应力分布及热变形值；S5、根据热应力分布及热变形值，确定弹性支架的弹力范围，以完成金属馈电波导在空间环境下的形变控制。本发明通过设计弹性支架，解决金属馈电波导的抗热学设计难点，可指导金属馈电波导在空间环境下及发射阶段的形变控制设计。

技术领域

本发明涉及有效载荷天线结构设计领域，具体涉及一种金属馈电波导在空间环境下形变控制方法。

背景技术

随着有效载荷天线的飞跃式发展，对天线多功能、多波段、远距离、高功率等性能要求越来越高，卫星数据传输容量的要求越来越大，卫星的有效载荷随之增加。高传输功率、低损耗和高可靠性的金属馈电波导得到广泛应用。

某大口径星载无源平面反射阵列天线采用空馈形式的刚性反射阵列天线，其馈源与反射面之间的相对位置精度较高，高传输功率、低损耗和高可靠性的馈电方式选择及抗空间热环境设计成为星载无源平面反射阵列天线结构设计技术的难点之一。综合考虑高功率电性能传输的低损特性、产品加工成型的工艺成熟度以及星载产品重量等要求，星载无源平面反射阵列采用金属馈电波导的方式进行电性能传输。

公开号为CN201857337U的专利文献公开了一种锡槽升温过程大罩钢结构膨胀热变形的控制装置，容易引起金属内部应力集中。非专利文献《Helgesson Propagation indielectric slab loaded rectangular wave-guide》介绍了国外NASA Langley研究中心与L'Garde公司合作研制用于大口合成孔径雷达(SAR)系统的缝隙天线阵，其馈源主要通过折叠展开矩形波导进行馈电，但未能考虑星载环境下的热学特性以及折叠结构引起的电磁损耗。非专利文献《折叠波导空间展开纵向形变控制分析》介绍了一种采用充气薄膜形式制作波导，主要分析了波导内部压力、材料厚度等条件对折叠波导空间形变的影响，忽略了外部环境因素对其力学环境的影响。非专利文献《殷钢波导变形分析及控制》分析了温度线性变化对采用殷钢材料波导传输性能的影响，未考虑殷刚波导的工艺成熟度。非专利文献《S波段气象雷达天线馈线设计与测量》介绍了一款用于气象雷达的铝型材馈电波导，波导采用分段式配合旋转关节，忽略了空间热环境引起波导变形导致旋转关节电磁泄露等影响。非专利文献《变形对梯形单脊波导衰减等传输特性影响》介绍了错位与受力变形对矩形单脊波导电性能的影响，无相应改进措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属馈电波导在空间环境下形变控制方法，通过设计弹性支架，解决金属馈电波导的抗热学设计难点，可指导金属馈电波导在空间环境下及发射阶段的形变控制设计。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种金属馈电波导在空间环境下形变控制方法，其特点是，包含以下步骤：

S1、根据星载无源平面反射阵列天线，确定金属馈电波导的几何结构参数和材料属性；

S2、根据金属馈电波导的结构布局、边界条件、性能要求，确定弹性支架的结构；

S3、根据金属馈电波导的几何结构参数和材料属性，建立金属馈电波导的有限元模型；

S4、根据金属馈电波导的约束条件及热载荷环境，计算金属馈电波导在空间环境下的热应力分布及热变形值；

S5、根据热应力分布及热变形值，确定弹性支架的弹力范围，以完成金属馈电波导在空间环境下的形变控制。