[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

说明书

本发明提供了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，其主要步骤包括：1)给定抛物柱面天线背架的结构参数；2)计算天线背架抛物线方向的模块总数目；3)计算天线背架基线方向的模块总数目；4)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；5)根据天线反射面的原理误差，计算索网抛物线方向的分段数，进而生成索网的理想几何构型；6)实现索网的形态设计；7)建立索网‑背架结构的有限元模型，对其进行组合找形，使得天线的形面精度满足设计要求。本发明基于模块拼接思想，采用种类较少的模块拼接成抛物柱面天线的可展背架，并实现天线索网结构的形态设计，得到天线整体结构的设计方案。

技术领域

本发明属于抛物柱面可展天线设计技术领域，具体涉及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。

背景技术

大型星载天线被广泛应用于电子侦察、空间通信、气象监测、导航等领域，正朝着大口径、高精度、轻质量的方向发展。星载抛物柱面天线是各类型星载天线的一种，由于其具有方向性强、增益高、易于光束自动扫描等特点，已成为星载天线新的发展方向之一。鉴于火箭运载空间和能力的限制，可展开性成为现代大口径抛物柱面天线的典型特征之一。抛物柱面天线的优点在于可用较低成本实现较大的接收面积，主要用于射电巡天观测，可以实现对大尺度结构的精确测量和对暗能量的探测。目前，世界上一些发达国家比如美国、日本等已开始将抛物柱面天线应用于降水雷达、通信卫星等多类航天器上。然而，同国外发达国家相比，我国在星载抛物柱面天线技术的研究起步较晚，虽然在该技术领域获得了一些进展，但与世界上一些发达国家相比还存在较大差距。因此，随着太空空间事业的持续发展，鉴于抛物柱面天线大口径、高精度、轻质量的发展趋势，提出一种新型的抛物柱面网状可展开天线设计方法具有重要意义。

抛物柱面可展开天线主要由反射面、支撑结构、可调节装置、展开结构等组成。其中，天线背架结构与索网形态设计是设计抛物柱面网状可展开天线的基础，其往往决定着该星载天线能否正常地实现赋予的天线功能。在抛物柱面天线设计中，天线背架结构与索网形态设计主要满足以下两个要求：一方面，天线背架结构、索网的几何构型以及天线展开的驱动方式应尽量简单、可靠性高；另一方面，轻质量、大口径的背架结构和索网构型在载荷(温度、太阳光压等)作用下，应能满足形面精度、电性能的要求。

模块化设计由于其加工周期短、形面精度易保证、拓展能力强、适用于大口径天线等优点，成为可展天线的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供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，通过该方法可设计一种新型的大口径、高精度、轻质量的抛物柱面网状可展开天线，对实际工程具有一定的指导意义。

本发明的技术方案是：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，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；