[发明专利]索网天线反射面索网生成的简易方法有效

专利信息
申请号: 201810348177.9 申请日: 2018-04-18
公开(公告)号: CN108598716B 公开(公告)日: 2020-07-14
发明(设计)人: 寻广彬;谭述君;李依龙;吴志刚;兰澜 申请(专利权)人: 大连理工大学
主分类号: H01Q15/14 分类号: H01Q15/14;H01Q15/16
代理公司: 大连东方专利代理有限责任公司 21212 代理人: 赵淑梅;李洪福
地址: 116024 辽*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 天线 反射 面索网 生成 简易 方法
【说明书】:

发明公开了一种索网天线反射面索网生成的简易方法,具有如下步骤:生成参考球面,将参考球面划分为六个完全一样的子曲面,取其中一个子曲面,将其两侧的两条主索等角度平分,生成一组索网节点的初始坐标C0=[x0y0z0],根据各索单元与标准索单元长度ls间的差距生成自由节点坐标修正的位移矩阵,进而生成修正后的自由节点的节点坐标,得到修正后的子曲面索网和子曲面索网总索长,判断两次子曲面索网总索长的差值,通过多次迭代修正使得前后两次网格总索长的差值小于收敛阈值,将得到的子曲面索网绕旋转抛物面中心轴旋转π/3角度,生成整个反射面索网。相比于常见的投影法和测地线法,本发明生成的反射面索网单元长度更为均匀,尤其是在焦距‑口径比较小的情况下。

技术领域

本发明涉及索网天线设计技术领域,尤其涉及一种结合等边三角形特性,通过节点坐标迭代生成索网天线反射面索网几何构型的简易方法。

背景技术

近年来,对地观测卫星、通讯卫星、深空探测航天器等对天线的增益和信号接收能力提出越来越高的要求,大口径、高精度成为星载天线的主要发展方向之一。由于运载火箭的运载能力和装载空间限制,传统的固面天线已无法满足设计需求。可展开天线成为目前火箭运载能力下实现大口径天线的有效形式,主要类型包括固面可展开天线、充气天线和索网天线,其中索网天线因其折叠收纳比高、质量轻等特点得到工程研究人员的广泛关注,并成为众多空间任务的首选天线形式。

索网天线主要包含支撑结构、反射面索网、背部索网、纵向拉索等,其中,反射面索网上附着有用于反射电磁波的金属网。在太空微重力环境中,索单元在预紧力的作用下处于张紧状态,所以天线反射面是由大量以索网节点为顶点的小平面拼接而成。然而,由大量小平面拼接而成的旋转抛物面与理想反射面之间不可避免的存在一定的误差。这种误差被称为反射面索网的原理误差,主要由索网构型(节点拓扑关系)、网格大小以及索网节点位置决定。因此,反射面索网的设计直接决定了索网天线的电磁性能,是索网天线设计的重要一步。

在反射面索网网格生成方面,投影映射法是一种常用的方法。该方法一般分为两步:首先,根据选择的索网构型和网格大小,在口径平面内生成静力平衡状态下的平面索网结构;然后将平面索网沿旋转抛物面轴线方向竖直映射到理想旋转抛物面上,从而得到最终的反射面索网结构。投影映射法生成网格过程简单,但当反射面焦距-口径比值较小时(如f/D0.5),投影映射法得到的单元长度均匀性较差。另一种常用的网格生成方法为测地线法。测地线为空间曲面上两点间的最短路径,基于测地线的这一性质,测地线网格希望利用最短的总索长构建反射面索网。但是现有的基于测地线的网格生成方法都比较繁琐,而且生成的也都是准测地线网格。

发明内容

根据上述提出的技术问题,而提供一种索网天线反射面索网生成的简易方法。所述方法结合等边三角形特性,通过节点坐标迭代生成索网天线反射面索网。在三角形小平面中,等边三角形拥有两个显著的优势:(1)相同的周长,等边三角形围成的面积最大,(2)相同的周长,等边三角形的最大边最短。而索单元的最大边长决定了反射面的精度,因此对于给定的网格拓扑形式,等边三角形网格可以利用最短的总索长实现最高的曲面精度。为简化测地线法网格生成过程,得到性能更好的反射面索网,本发明从等边三角形的特性出发,给出一种通过节点坐标迭代生成反射面索网几何构型的简易方法。

本发明采用的技术手段如下:

一种索网天线反射面索网生成的简易方法,具有如下步骤:

S1:根据旋转抛物面的口径D和焦距f生成参考球面,参考球面的顶点和口径圆与旋转抛物面的顶点和口径圆重合;

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