[发明专利]展开臂关节间隙对可展开网状天线电性能影响的评估方法

说明书

本发明属于卫星天线技术领域，具体是一种展开臂关节间隙对可展开网状天线电性能影响的评估方法，包括利用网状天线反射面的焦距F和口径D、偏置距离d，得出所述的偏置反射面的节点坐标[X₀,Y₀,Z₀]，得到所述网状天线的辐射电场E₀(θ,φ)，绘制远场方向图T₀，提取理想状态电性能指标；同时，建立的展开臂关节节点局部坐标系C_i‑xyz，计算出所述末节单节臂可达运动空间边界反射面节点坐标和[X,Y,Z]，得到所述网状天线的辐射电场和E(θ,φ)，绘制远场方向图和T，提取间隙状态下电性能指标；最终进行两种状态下的电性能指标对比，得到网状天线电性能影响评估。本发明针对网状天线的电性能难以在地面进行实验的问题，提出了网状天线的展开臂关节间隙引起误差的传递和累积分析方法，具有很强的实用价值。

技术领域

本发明属于卫星天线技术领域，具体是一种影响星载天线电性能的评估方法。

背景技术

受火箭有效运载空间的限制，大型星载网状天线在整流罩内必须是收拢的，其展开臂需具备多个关节，待展开臂展开到位后锁定展开臂。为保证天线顺利展开，展开臂关节处必然存在铰链间隙，所以锁定后的展开臂依然可做小幅度的运动，且随着天线口径增大，所需的展开臂也就越长，受整流罩尺寸的限制，需引入的关节个数就越多。各展开臂关节间隙引起的误差经传递和累积后，最终会到达天线网状天线反射面，引起网状天线反射面与馈源位置失调，导致天线指向偏差和增益下降等问题，引起大型可展开天线电性能恶化，甚至会导致航天任务失败。

由于在地面进行全尺寸大口径可展开天线的真空无重力环境模拟实验几乎无法实现。因此，预测太空环境中，展开臂关节间隙对大型星载网状可展开天线电性能的影响显得尤为重要。

本发明发明人宗亚雳在2014年发表的期刊论文《型面周期性误差对环形桁架可展开天线电性能的影响及其消除方法》中介绍了网状可展开天线的电性能由天线的型面面片的大小和形状决定，论文中首先研究了周期性几何逼近误差对电性能的影响，并提出了两种方法去破坏周期性误差导致天线远场方向图栅瓣较高的问题，但未研究展开臂关节间隙对天线电性能的影响。

陈龙于2013年在《空间可展开天线铰链中间隙接触力的确定及其对展开性能的影响分析》一文中将间隙模型引入网状天线的机构展开动力学分析，发现间隙对天线能否平稳顺利地展开有不可忽视的影响。遗憾的是，该研究仅考虑了桁架结构间隙，且该间隙模型仅用于机构动力学分析，未考虑展开臂间隙且无法预测间隙对天线电性能的影响。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足提供，一种可用于评估展开臂关节间隙对网状天线电性能的影响，以便在展开臂的构建阶段能够预测在所述间隙的影响下，网状天线电性能能够满足对天线增益和指向精度是否达标的一种展开臂关节间隙对可展开网状天线电性能影响的评估方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种展开臂关节间隙对可展开网状天线电性能影响的评估方法，包括如下步骤：

步骤1：在展开臂关节无间隙的理想状态下，给定网状天线反射面的焦距F和口径D的全局坐标系O-XYZ下建立标准反射面，并根据网状天线反射面的偏置距离d，生成偏置反射面并建立偏置反射面的局部坐标系O'-X'Y'Z'；根据所述的标准反射面和偏置反射面，在所述的全局坐标系下求出所述的偏置反射面的节点坐标[X₀,Y₀,Z₀]，进一步的计算得到所述网状天线的辐射电场E₀(θ,φ)，绘制远场方向图T₀，并从所述远场方向图中提取电性能指标；