非对称偏馈环形网状天线索网预张力设计方法

提出一种考虑桁架柔性变形对索网平衡态影响的非对称偏馈环形网状天线索网预张力设计方法。该方法将天线整体结构分为内部索网与外部桁架两部分,通过内部索网预张力与外部桁架变形间的不断迭代,寻找满足索网形状及张力要求的天线平衡态,以实现网状天线索网预张力优化配置的目的。相比于常规基于刚性桁架假设的预张力设计,该方法可充分计及环形桁架与柔性索网协调变形,获得高精度反射面,且该方法适用于非对称偏馈天线,可有效避免后期张力调试,节约人力物力。算例分析验证了在进行预张力设计时计及桁架柔性的必要性及方法的正确性和有效性。

形状记忆索网结构模型建立及实验研究

针对星载索网结构天线在轨运行时由于空间环境导致的型面精度降低的问题,提出形状记忆索网结构。将形状记忆合金丝与索网结构进行集成,构成形状记忆索网结构。利用形状记忆合金丝的相变特性对索网结构反射面进行调整,以改善其在轨性能。利用2.2 m索网结构模型开展了常温实验和高低温实验。实验结果表明,常温环境下,形状记忆合金丝对索网结构型面精度的调节能力比较稳定;高低温环境中,与普通索网相比,形状记忆索网结构型面精度较高,形状记忆合金丝对索网结构反射面具有一定的调节作用。

500m口径射电望远镜索网与面板单元自适应连接机构设计分析

500m口径射电望远镜(Five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)采用柔性索网+刚性面板的设计方案,变位观测过程中索网呈柔性,而面板单元则呈刚性,这就需要在面板和索网节点之间设计自适应连接机构,以避免面板在单元变位过程中受附加应力的影响。因应FAST的技术需求,主要完成了以下工作:进行自适应连接机构的自由度设计及机械设计,建立包含连接机构的FAST反射面整体有限元模型,并通过与理论分析结果的对比,验证了有限元模型的准确性;应用建立的有限元模型,计算索网在变位过程中自适应连接机构的运动范围,为FAST工程提供了必要的设计参数。

形面精度可调节的单层索网空间抛物面天线

大口径高形面精度的空间可展开天线是未来航天器天线的重要发展方向之一。提出了一种新型形面可调节的单层索网空间可展开天线。通过对单层索网进行静力平衡分析,给出了单层索网天线的内力计算方法,并基于能量法,建立了单层索网天线的形状预测理论模型,实现了单层索网天线的三步法找形方法。基于理论分析结果,建立了50 m口径的单层索网天线的有限元模型,通过有限元模型对建立的单层索网理论设计分析方法进行了验证,并验证了单层索网天线的形面精度及在轨调整的可行性。理论分析和有限元分析结果表明,单层索网天线拓扑构型简单,可通过改变天线中心轴的长度,实现天线形面的在轨调节。在100℃的均匀温差下,通过在轨形面调节,50 m口径单层索网天线的形面误差可降低至5 mm以下。

高频雷达天线阵的相位噪声分析

高频雷达天线阵受风的作用会产生随机晃动,导致发射和接收信号的相位噪声一定程度的恶化,从而降低高频雷达系统的目标检测性能。针对高频雷达发射天线阵相位噪声恶化的情况,从天线单元和反射网2个主要方面对恶化原因展开了分析,得出了相位噪声恶化原因为天线单元阻抗变化和反射网晃动所引起的信号相位调制结论。根据结果分析,提出了相应的改进方案,并对改进后的天线阵相位噪声进行了测试,测试结果表明相位噪声比改进前降低了10 dB。

环形桁架可展天线抛物面索网的预拉力优化

针对环形桁架可展天线抛物面索网预拉力配置问题,提出了一种寻找预拉力最优配置的方法,该方法基于抛物面索网结构的平衡矩阵奇异值分解,采用含线性不等式约束及线性等式约束的线性规划方法,寻找抛物面索网最优预拉力配置,并对抛物面索网结构平衡矩阵的形成、奇异值分解、线性约束优化方法的数学模型、约束矩阵的集成等关键技术进行了详细的推导说明,同时,根据理论推导编写了相应的程序,对环形桁架可展天线的3种常用抛物面索网布置形式进行了算例分析,采用非线性有限元法对分析结果进行了验证,证明了该方法的正确性.

空间桁架可展天线三向索网预张力多目标优化

空间可展索网式天线在展开状态下要求网面受预张力作用处于平衡状态,张力的配置直接影响天线反射器的刚度和精度。本文针对空间可展开天线抛物面索网预张力合理配置问题,建立了基于索网结构平衡矩阵奇异值分解的多目标优化设计数学模型,将预张力向量表示为平衡矩阵的零空间正交基向量的线性组合形式,采用遗传算法优化寻找最佳预张力向量。通过对三向网格索网式环形桁架可展开天线的预张力进行优化计算,得出了一种预张力优化配置方案,与单目标优化设计模型结果相比,优化指标改善了24.7%。基于非线性有限元方法对算例分析结果进行了验证,证实了预张力最优配置方案的正确性。

环形桁架展开天线索网的预拉力优化技术及工程应用

针对环形桁架展开天线抛物面索网预拉力配置问题,提出了一种寻找预拉力最优配置的方法,该方法基于抛物面索网结构的平衡矩阵奇异值分解,并采用含线性不等式约束及线性等式约束的线性规划方法,寻找抛物面索网最优预拉力配置,文中对抛物面索网结构平衡矩阵的形成、奇异值分解、线性约束优化方法的数学模型、约束矩阵的集成等关键技术进行了详细的推导说明,同时,根据理论推导编写了相应的分析程序,进行了算例分析,并采用非线性有限元法对分析结果进行了验证,证明该方法的正确性.最后,通过实际的天线结构工程的设计分析,对文中提出方法的工程应用可行性进行了论证.

同相水平天线反射网到地拉线的位置确定

讨论一种工程实用的同相水平天线反射网到地拉线的位置确定方法。根据反射网到地拉线与旁弧线相切的特点,通过计算旁弧线的垂度来确定到地拉线的位置。

大型星载索网-桁架式可展开天线综合设计平台与数字化建模

针对大型索网——桁架式星载可展开天线的特点,文章较为系统地阐述了综合设计软件平台的整体架构与基本功能。研发了该类天线(Astromesh、径向肋及构架式等3种)的整机数字化造型与数据库模块。建立了整机数字化设计的层次结构,提出了抽象和分类方法,解决了该类天线CAD/CAE集成建模的难点。研制了包括快速数字化建模、数据库、找形找态分析、收拢与展开两态动力优化、热分析、多柔体展开动力学分析、展开可靠性分析、电性能分析、网面精度调整等模块在内的大型索网——桁架式星载可展开天线综合设计平台。限于篇幅,文章仅就整机数字化建模、数据库、CAD/CAE集成建模等内容加以讨论。多个典型天线、样机以及工程的应用说明,该综合设计平台可有效的辅助创新,缩短周期、降低成本、提高性能。

周边桁架可展开天线索网结构力密度优化找形方法

一种基于力密度的优化找形方法,可提高周边桁架可展开天线的网面精度和索段预拉力的均匀性,该方法以索段的力密度为设计变量,索网网面精度及索段预拉力均匀性为目标函数,索网的力密度方程为约束函数,优化得到网面的初始平衡态。算例结果表明,通过该方法能够获得相对较高的网面精度和较均匀的索网预拉力。

周边桁架可展开天线网面初始平衡态寻求方法

针对周边桁架可展开天线索网反射面的特点,以结构的几何外形为已知量(设计者给定),给定一组初始预应力为迭代初值,并给模型的各节点施加一个小Δ的位移量,迭代反算求解出一组预拉力以及与之相应的几何参数,即可确定网面的初始平衡态,并通过ANSYS反算验证。算例表明该法简单实用。

数字电视的常见故障与处理方法

随着三网融合步伐的加快,全国各地广电都在抓紧进行数字电视的整转工作,开展数字电视整转对广电而言是头等大事,它关系到整个行业的可持续发展,随着数字电视普及率越来越高,数字电视的故障也表现得各种各样,如何处理这些故障也成为关注的热点。

工字型索网的几何与力集成设计方法

反射面的几何与预张力设计对空间可展开天线功能的实现起着重要作用。以空间伞型索网天线中广泛应用的工字型索网为对象,研究了其几何与预张力设计问题,提出了一种适用于工字型索网的几何与力集成设计方法。首先,根据节点平衡条件推导了工字型索网背网面节点坐标与前网面张力及背网面张力水平之间的对应关系;然后,给出了根据前网面节点坐标及背网张力水平迭代求解背网面节点坐标及张力的工字型索网几何与力集成设计方法;最后,对所提方法进行了算例验证。有限元仿真结果证明了所提网面设计方法的正确性。所提方法可有效控制背网面张力值水平,且适用于非对称反射面,具有一定的工程应用价值。

Form-fnding methods for deployable mesh reflector antennas

Deployable high-frequency mesh reflector antennas for future communications and obser- vations are required to obtain high gain and high directivity. In order to support these new missions, reflectors with high surface accuracy are widely required. The form-finding analysis of deployable mesh reflector antennas becomes more vital which aims to determine the initial surface profile formed by the equilibrium prestress distribution in cables to satisfy the surface accuracy requirement. In this paper, two form-finding methods for mesh reflector antennas, both of which include two steps, are pro- posed. The first step is to investigate the prestress design only for the cable net structure as the circum- ferential nodes connected to the supporting truss are assumed fixed. The second step is to optimize the prestress distribution of the boundary cables connected directly to the supporting truss considering the elastic deformation of the antenna structure. Some numerical examples are carried out and the simulation results demonstrate the proposed form-finding methods can warrant the deformed antenna reflector surface matches the one by design and the cable tension forces fall in a specified range.

FAST主动反射面支承结构总体方案研究

针对国家重大科学工程500m口径球面射电望远镜(FAST)主动反射面的工作特点,提出了整体索网与背架结构共同支承反射面的结构方案,对四边形及多种三角形球面索网网格划分方式进行分析和比较,确定了短程线型网格为优选划分方式;以反射面拟合精度及系统控制最易为综合目标,确定了球面索网的网格尺寸及背架结构最优半径等;对单根控制下拉索和3根控制下拉索两种方案从主动反射面的变位功能、索网结构的力学性能等方面进行了详细对比,确定了采用下端设置促动器的单根控制下拉索,实现反射面基准态的成型和工作态的变位。

三层赋形网状天线预张力设计方法

随着航天技术的不断发展,卫星通信、深空探测等领域对星载天线提出了更高的要求。网状天线作为星载天线的一种,其大口径、高收纳比和质量轻的特性使其成为星载天线重要的一种形式。但受限于网状天线的固有的结构形式,对传统的网状天线进行反射面赋形是不可实现的。为了实现网状天线赋形目标,设计了一种三层网的索网结构,提出了一种针对三层网的赋形网状天线预张力设计方法,能够在已知电磁波反射网节点坐标的情况下,求解出三层网结构的赋形网状天线的预张力,利用有限元软件进行验证,结果表明,利用该方法计算得出的预张力可以使三层网结构节点稳定在设计位置,达到平衡状态,证明该方法正确、可行。