[发明专利]一种周边桁架式索网天线网面构型确定方法

说明书

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种周边桁架式索网天线网面构型确定方法，包括如下步骤：S1、输入天线参数；S2、设计内部索网；S3、设计边界索段；S4、边界索段拓扑优化；S5、组装网面构型。通过将网面构型分为内部索网和边界索段，可以根据不同周边桁架结构生成满足反射面形面精度要求、满足静力确定性且索段总长度最短的周边桁架式索网天线网面构型。其中，通过步骤S2设计的内部索网满足了天线的形面精度要求；通过步骤S3设计的边界索段参数满足结构静力确定性条件；通过步骤S4对边界索段连接拓扑进行优化设计，获得了使索网结构索段总长最小的连接拓扑。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种周边桁架式索网天线网面构型确定方法。

背景技术

周边桁架式索网天线具有质量轻、收纳率高、适应口径范围大等优点，是一种理想的大型星载可展天线结构样式。索网天线的反射面是由金属反射丝网附着在索网结构的网面上形成的。因此，可以将索网天线的表面看作是由一系列的小面片拼合而成的，这些小面片的大小和形状不仅与天线电性能息息相关，也直接决定了其支撑索网的结构形式。

周边桁架式索网天线的网面构型设计类似于机械产品的概念设计，是联系天线电性能和结构性能的纽带，从根本上决定了周边桁架式索网天线的性能优劣。为延伸索网周边桁架式索网天线的应用领域，必须设法提高周边桁架式索网天线的形面精度和尺寸稳定性，同时降低索网中索段总长度，减轻索网总体质量。

AG.Tiber在文献Optimal design of tension truss antennas中，利用力密度法结合麦克斯韦准则，建立在给定支撑边界下具有静力确定性、极小长度的网面构型的生成方法。该方法的不足之处在于，无法适应不同的周边桁架结构，因此不具有通用性。

西安电子科技大学申请的专利“索网反射面天线静力确定性网面拓扑构型生成方法”，公开了一种索网反射面天线静力确定性网面拓扑构型生成方法。该方法利用麦克斯韦准则结合最优约束匹配方法，找出任何几何分段数对应的所有静力确定性网面构型。该方法的不足之处在于，没有考虑各个拓扑之间的差异性，因此无法在生成的网面构型中进行优化选择。

Liu Wang，Li Dongxu和Jiang Jianping在文献General Mesh ConfigurationDesign Approach for Large Cable-Network Antenna Reflectors中，通过引入不同的边界索段连接拓扑，得到具有不同表面精度的网面构型。该方法的不足之处在于，生成的天线结构不满足静力确定性，因此无法保证天线结构的长期尺寸稳定性。

Zuowei Wang，Tuanjie Li和Xiaofei Ma在文献Method for GeneratingStatically Determinate Cable Net Topology Configurations of Deployable MeshAntennas中，通过引入边界索段设计参数，推导出了满足静力确定性网面构型的边界索段设计参数的解析解，并给出了周边桁架式索网天线与伞式索网天线的14种静力确定性的网面构型。该方法的不足之处在于，没有考虑各个拓扑之间的差异性，因此无法在生成的网面构型中进行优化选择。

现有的技术存在的问题主要包括以下三个方面:(1)无法适应不同的周边桁架结构，不具有通用性；(2)生成的天线结构不是静力确定性的，无法保证天线结构的长期尺寸稳定性；(3)没有考虑不同连接拓扑的区别，无法对网面构型进行优化。

综上可知，相关技术存在缺陷，亟待完善。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种周边桁架式索网天线网面构型确定方法，将网面构型分为内部索网和边界索段两部分进行设计，可以根据不同周边桁架结构生成满足反射面形面精度要求、满足静力确定性且索段总长度最短的周边桁架式索网天线网面构型。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：