采用换元物理光学法分析桁架式可展开反射面天线方向图

桁架式可展开反射面天线在未来的星载合成孔径雷达(SAR)中将有着广泛应用,然而目前对该类天线方向图的系统性理论分析还不够完善。该文根据桁架式天线反射面的特殊构型——空间三角形单元拓扑结构,提出了一种将物理光学法与换元法相结合来计算馈源数目任意、位置任意的桁架式天线方向图的方法,仅需反射面上的节点坐标即可求出天线方向图。对矩形喇叭线阵馈源激励下的口径大小为2.8 m×6 m的桁架式可展开反射面天线方向图进行编程仿真,得到的主要参数计算值与实测值相吻合,通过与几何光学法仿真结果相比较,得出该文提出的算法更为精确有效。该文提出的算法建立了桁架式天线反射面结构与天线方向图的直接联系,实现了该类天线的机电一体化设计。

索膜反射面可展开天线的形态设计

为研究金属反射网和索网的张紧状态对可展开天线形面精度的影响,考虑支撑桁架变形对索膜反射面可展开天线进行形态设计研究。金属反射网可看作一类薄膜结构,由于金属反射网和索网均需施加预张力来达到一定的刚度,因此首先基于索膜结构力密度方程进行形态设计,使其在自身预张力和外载作用下达到满足要求的形状和精度;索膜结构的张拉作用会导致桁架变形,造成再平衡后索膜反射面形面精度的降低和张力分布不合理,因此,需要建立天线整体的非线性有限元模型;对天线模型进行迭代修正,最后得到满足要求的张力设计变量和天线构型。最后通过相应算例,验证了方法的正确性。

一种低损耗高强度馈源支撑透波罩设计

针对固体可展开反射面天线系统的应用需求,提出了一种基于复合材料的低损耗高强度馈源支撑结构设计,采用A夹层天线罩结构,中间芯层为蜂窝,内外蒙皮为石英氰酸酯,罩体采用紧凑型圆锥筒外形,两端通过金属法兰分别与反射面中心圆柱体以及馈源连接。为降低支撑罩体的插入损耗同时保证罩体的结构力学性能,采用遗传算法进行优化设计,获得透波系数最优和罩体形变量最小的蒙皮和芯层厚度,构建完整馈源支撑罩体模型,并对其进行电性能仿真分析与力学性能校核。仿真结果表明,该馈源支撑罩对天线增益影响较小,在L/S频段插入损耗均在0.5 dB以内,且具有良好的结构强度,在极限载荷条件下,罩体最大变形量约为1 mm。