[发明专利]一种基于模块化拼接思想的抛物柱面网状可展开天线的设计方法

权利要求书

1.一种基于模块化拼接思想的抛物柱面网状可展开天线的设计方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤101：给定抛物柱面天线背架的结构参数，包含天线背架抛物线方向的展开口径C、基线方向的展开长度L、背架高度H、抛物线方向横杆长度l_p、基线方向横杆长度l_b，三向接头长度h₁、五向接头长度h₂以及抛物线方向模块拼接上接头长度T_up；

步骤102：计算天线背架抛物线方向的模块总数目num_p；

步骤103：计算天线背架基线方向的模块总数目num_b；

其中，INT()代表对括号中的计算结果取整；

步骤104：给定天线背架抛物线方向与基线方向肋条数目，确定背架最终构型；

步骤105：根据给定的天线背架结构和索网原理误差的设计要求δ^*，计算索网抛物线方向的分段数num_l，进而确定索网的拓扑关系，得到索网的理想几何构型；

步骤106：在索网理想几何构型不变的条件下，建立节点力平衡方程，并求解该节点力平衡方程得到满足条件的索网预张力分布，实现索网的形态设计；

步骤107：建立索网-背架结构的有限元模型，并对其进行组合找形，使得天线变形后的形面精度满足设计要求。

2.如权利要求1所述的一种基于模块化拼接思想的抛物柱面网状可展开天线的设计方法，其特征是：所述的步骤102，包括如下步骤：

步骤201：给定天线背架所在的抛物线方程z＝ax²,其中，f是天线的焦距；

步骤202：设置天线背架抛物线方向模块编号的初始值i＝1；

步骤203：计算第i个模块的旋转角度θ_i；

步骤204：计算第i个模块的远端竖杆的上端点坐标与下端点坐标

步骤205：计算第i个模块近端竖杆的下端点坐标与中心竖杆的上端点坐标

步骤206：当模块编号i≥2时，执行步骤207，否则转到步骤208；

步骤207：计算天线背架抛物线方向第i个模块与第i-1个模块的拼接下接头长度

步骤208：计算当前抛物线方向的展开口径C_i-1；

步骤209：若抛物线方向的展开口径C_i-1＜C，则转到步骤210，否则转到步骤211；

步骤210：更新模块编号i＝i+1；

步骤211：计算抛物线方向模块总数目num_p＝2i-1；

步骤212：输出模块旋转角度以及模块拼接下接头长度。

3.如权利要求1所述的一种基于模块化拼接思想的抛物柱面网状可展开天线的设计方法，其特征是：所述的步骤105，包括如下步骤：

步骤501：给定索网原理误差的设计要求δ^*；

步骤502：计算索网抛物线方向索段的最大长度

其中，f是天线的焦距；

步骤503：给定索网的口径D_a，计算索网抛物线方向的分段数num_l；

步骤504：生成上索网抛物线方向的理想几何构型；

步骤505：将上索网看成是由两个口径为D_a/2的局部上索网构成，分别对两个局部上索网的理想几何构型关于其局部坐标系的x′轴进行反对称，得到下索网的理想几何构型；

步骤506：连接上、下索网对应的索网节点，建立其竖向索，得到一个索网抛物线方向的理想几何子构型；

步骤507：沿着天线的基线方向均匀地生成2*num_b-1个索网抛物线方向的理想几何子构型；

步骤508：沿基线方向连接相邻的理想几何子构型，最终生成索网的整体理想几何构型。

4.如权利要求1所述的一种基于模块化拼接思想的抛物柱面网状可展开天线的设计方法，其特征是：所述的步骤107，包括如下步骤：

步骤701：给定索网边界点到天线背架模块拼接上接头的法向距离，从而建立天线背架的小竖杆，实现天线背架与索网的连接；

步骤702：基于有限元分析软件ANSYS，建立索网和天线背架的有限元模型，得到索网-背架组合结构模型；

步骤703：对索网-背架组合结构模型进行静力学分析，得到索网变形后的上索网节点均方根误差RMS和天线背架的最大变形量；

步骤704：采用逆迭代方法，对索网几何构型的上索网节点坐标迭代更新，使得索网-背架组合结构模型进行静力学分析后，上索网节点均方根误差RMS满足天线形面精度的设计要求。