[发明专利]星载网状天线的多节展开臂构建方法

说明书

本发明属于卫星天线技术领域，具体是一种星载网状天线的多节展开臂构建方法，该方法根据网状天线的馈源位置和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及在全局坐标系下的优化模型，根据该模型，锁死展开臂关节，完成展开臂的构建；本发明保证了多节展开臂合拢时能满足运载整流罩包络要求；同时，保证了多节展开臂展开到位并锁定后，天线馈源和网状天线的反射面焦点位置的完美匹配。

技术领域

本发明属于卫星天线技术领域，具体是一种网状可展开天线展开臂的构建方 法。

背景技术

网状可展开天线因其口径适用范围广、收纳率大、质量轻等优点而得到越来 越广泛地应用，但在移动通信卫星、中继卫星及微波遥感卫星等航天器为准确地 捕获目标信号，提高通信效率，并减小地面终端的尺寸，对星载网状可展开天线 的在轨增益和指向精度等性能有较高的要求。展开臂作为连接网状天线和卫星本 体的关键设备，是支撑和固定大型星载网状反射面天线的主要部件，其设计是否 合理对天线的火箭运输和太空展开成功与否起到至关重要的作用。

而受航天器有效运载的空间的限制，大型星载网状可展开天线固定在整流罩 中处于收拢状态，当卫星进入预设轨道时，网状天线和展开臂在指令控制下进行 展开，待展开臂展开到位后由锁定机构锁定。随着模块化和在轨组装等技术的发 展，网状可展开天线的口径甚至可高达上百米。因此，需将展开臂设计为多关节 串联结构，以缩短展开臂收拢后的高度，便于装载进入航天器整流罩内。

对星载网状可展开天线而言，在定焦径比一定的情况下，其焦距与口径成正 比，为使反射面与馈源位置匹配，天线的口径越大，所需的展开臂关节个数也会 越多。但是，展开臂越多，所引入的含间隙展开关节越多，越容易导致反射面和 焦点失配。考虑到火箭运载空间的尺寸限制，又不能引入过多的含间隙展开臂关 节，因此需根据实际情况合理设计展开臂关节的各项参数，确保展开臂能够装载 进入航天器的整流罩。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种能够符合火箭运载空间的 尺寸限制，根据实际情况合理构建展开臂的星载网状天线的多节展开臂构建方 法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种星载网状天线的多节展开 臂构建方法，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；

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、根据网状天线的馈源位置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，展开臂第j个节点 与X轴的夹角的优化模型，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，当铰链连接的两连杆呈θ_k时，锁死 展开臂关节。

进一步的，所述的步骤一中生成偏置反射面具体为：