[发明专利]星载网状天线的多节展开臂构建方法

权利要求书

1.一种星载网状天线的多节展开臂构建方法，其特征在于，包括

步骤一、在给定网状天线反射面的焦距f和口径D，坐标原点为O的全局坐标系(X，Y，Z)下建立标准反射面，并根据网状天线反射面的偏置距离d′，生成偏置反射面；

步骤二、根据所述标准反射面和偏置反射面，在全局坐标系下，确定网状天线上网面的关键节点A和B的坐标，并计算网状天线上网面的高度H_up；在所述全局坐标系(X，Y，Z)的(XOZ)面上，所述的偏置反射面与标准反射面的两个交点即为网状天线上网面的关键节点A和B；

步骤三、给定网状天线下网面高度H_down和上、下网面间距H′，计算网状天线的整体高度H；

步骤四、根据计算得到的网状天线的整体高度H，全局坐标系下，计算偏置反射面的根部节点C坐标即为展开臂末端节点；

步骤五、根据标准反射面的馈源点坐标F(0，0，f)和步骤四中得到的偏置反射面的根部节点C坐标，以展开臂总长度最小为目标，结合网状天线反射面与展开臂的位置约束，构建多节展开臂的数量N、臂长L_i及在全局坐标系下，所述展开臂第j个节点与X轴的夹角的优化模型，其中j＝1,......,N+1，并得到两节展开臂间的夹角θ_k；

步骤六、根据步骤五构建的多节展开臂，当铰链连接的两节展开臂间的夹角呈θ_k时，锁死展开臂关节，完成展开臂的构建。

2.如权利要求1所述的星载网状天线的多节展开臂构建方法，其特征在于，所述步骤一中生成偏置反射面具体为：

在所述的全局坐标系(X，Y，Z)的(XOZ)面的X轴向，取偏置距离为d′的圆柱轴向D_a，在所述的D_a处以D/2为半径生成圆柱，所述圆柱与所述标准反射面相交的相贯线即为所述网状天线的偏置反射面。

3.如权利要求2所述的星载网状天线的多节展开臂构建方法，其特征在于，所述的步骤二具体为：

所述标准反射面在全局坐标系下可表示为方程：

其中所述的天线反射面焦距f即为反射面的焦距；

在全局坐标系下，建立所述网状天线上网面关键节点A的坐标为(X_A,Y_A,Z_A)和B的坐标为(X_B,Y_B,Z_B)：

由于上网面关键点坐标处于所述全局坐标系(X，Y，Z)的(XOZ)面上，故Y_A和Y_B为0,而X_A和X_B可表示为：

从而在所述(XOZ)面上，建立直线AB的方程，可表示为：

Z_AB＝K_AB(X_AB-X_A)+Z_A，

其中K_AB为直线AB的斜率，可表示为：

在所述的全局坐标系下，偏置反射面上的节点距离线段AB的距离记为H_N，由点到直线的距离公式可得：

对得到的H_N函数求导并求极值点，当X＝d′时，H_N取得极大值，计算可得：

即得到所述上网面的高度H_up。

4.如权利要求3所述的星载网状天线的多节展开臂构建方法，其特征在于，所述的步骤二中还包括对计算得到的网状天线上网面的高度H_up的完整性验证步骤：根据网状天线上网面的关键节点A和B，以所述取偏置距离为d′的圆柱轴向D_a与线段AB的相交点o为原点，该点的切线方向和法线方向为局部坐标系x和z的轴向方向，建立偏置反射面局部坐标系(x，y，z)，并令所述的上网面和下网面在局部坐标系中的(xoy)平面内的投影完全重合，保证网状天线的完整性。