一种星载伞天线展开机构研究

天线展开机构使用动力绳在天线展开和收拢过程中易出现动力绳松弛、脱槽现象。以星载高精度伞状天线展开机构为研究对象,分析天线展开机构的工作原理;利用解析法获得展开机构的运动方程,结合天线展开机构运动部件结构参数,得到天线展开过程中展开机构动力绳的松弛规律;建立以展开机构结构参数为设计变量,以动力绳松弛量最小为目标的展开机构结构优化模型,通过模拟退火法进行求解,得到优化的展开机构结构参数;通过优化前后的展开机构展开、收扰功能试验,对机构工作时动力绳的松弛量进行测试,并对优化的展开机构正确性进行验证。结果表明:优化后的展开机构动力绳松弛量较优化前降低了90%,优化效果显著。

立方星伞状天线展开过程运动误差分析

立方星伞状天线由金属丝网、双折辐射肋、中心轮毂等结构组成,其辐射肋的间隙误差影响展开过程与展开后的位置精度。针对0.5m口径Ka频段立方星伞状天线辐射肋间隙误差对展开过程的影响,基于有效杆长理论,建立了铰链间隙误差对辐射肋运动过程影响的数学模型,分析了双折辐射肋在展开过程中运动性能的数字特征,得到在4种常见的轴孔配合铰链约束情况下,根肋顶点的位置误差小于0.08mm,天线尖肋顶点的位置误差小于0.14mm,可以为天线根肋、尖肋铰链间隙误差的选择提供理论依据。

星载伞状天线新型索网拓扑构型设计与精度分析

以减轻索网天线反枕效应以及提高伞状天线型面精度及误差均匀性为目的,提出了一种伞状天线新型索网拓扑结构。首先进行索网索段划分,得出一种伞状天线新型拓扑构型;其次从索网精度计算方法出发,采用高斯—勒让德积分方法进行伞状天线索网型面精度计算;最后通过算例对新型索网构型进行对比分析,得到该新构型对于提高天线型面精度以及改善误差分布均匀性具有重要意义。

顶部设有伞形天线的四边形桁架塔风载计算及结构分析

为研究附属结构对塔架风荷载计算的影响,本文以顶部设有伞形天线的四边形桁架塔为计算模型,通过Midas计算两种挡风面定义方法下结构的响应,探究位移和应力变化规律。伞形天线与塔架连接节点处杆件较多且相对复杂,考虑对节点进行加强。加强后应力水平降低,承载力提高,为工程应用提供一定的参考。

伞状天线旋转关节运动功能的可靠性分析

针对某星载伞状天线展开机构中的旋转关节,分析指出了其运动功能可靠性中包含了两个并联的功能函数:即矩的功能函数和功的功能函数;利用随机函数的矩法和可靠性分析中的一次二阶矩法,分别对天线展开过程中的起始阶段、展开阶段和网面产生预紧力阶段,构建了按矩的功能函数和按功的功能函数对应的可靠性计算表达式;通过实例计算获得了天线展开机构运动功能的可靠性指标随展开角度的变化结果。

伞状天线张力索网稳定性分析

星载天线在轨要经受严酷的热环境,在地面试验时又会受到重力场的影响,作为伞状天线型面的重要组成部件,张力索网的稳定性对于天线的型面保持至关重要;同时由于天线的长设计寿命要求,需要考虑张力索蠕变的影响。如何提高张力索网在温度场下、重力场下及寿命周期内的稳定性,是张力索网设计的关键问题。通过对伞状天线张力索网的静力平衡分析,对张力索网在温度场下、重力场下及寿命周期内的稳定性进行了讨论,给出了进行张力索网稳定性设计时需要遵循的一般原则。

S波段弹载缝隙加载伞形印刷振子天线

针对某些弹体尺寸较小而要求天线尺寸较小,提出一种进一步缩小伞形印刷振子天线尺寸方法。在该天线臂上开缝,形成加载伞形印刷振子天线,从而减小天线的尺寸。使用HFSS三维电磁结构软件仿真表明:通过缝隙加载的伞形印刷振子天线,在工作频率2.7GHz时,其尺寸32mm×18mm,比一般未缝隙加载的伞形印刷振子天线,尺寸缩小约15%。

真空热试验中红外笼对伞状天线非稳态加热过程数值仿真

文章针对真空热试验红外加热装置计算机辅助设计中的非稳态过程模拟问题,以一种较为复杂的伞状天线结构为例,以红外笼作为加热装置,对真空热试验环境下的加热过程进行数值仿真研究。采用红外笼的等效加热面模型简化仿真模型,使计算负荷可以达到工程应用的水平,同时满足模拟精度的要求。数值仿真与试验数据对比证明,所采用的计算方法可以为红外笼等红外加热装置的设计提供准确的非稳态加热过程模拟。

伞状天线张力绳索热变形敏感性分析

文章分析了张力绳索的热变形过程,得出了要减小张力绳索热变形影响应遵循的匹配原则;对张力绳索的弹性模量、直径和热膨胀系数对型面均方根误差的影响程度进行了单变量敏感性分析和多变量敏感性分析,结果显示,网间张力绳的特性直接影响了温度载荷下的型面精度,是张力绳设计的关键。

星载高精度伞状天线展开过程运动及受力分析

伞状天线是目前大型可展开天线的一种主流构型。由于天线口径大,天线在卫星发射阶段处于收拢状态;卫星发射至指定轨道后,天线展开至工作状态。展开机构是伞状天线展开与收拢的执行机构,其展开与收拢过程中关键零部件的运动精度及受力情况直接决定了天线展开到位精度和天线型面在轨热变形,对最终天线在轨型面精度起决定性作用。文章以国内某星载高精度伞状天线展开机构为研究对象,结合天线展开机构各运动部件参数,利用解析的方法获得展开机构运动方程;通过对方程进行分析,得到展开机构各关键部件在天线展开过程中的运动情况、受力情况及天线理论展开时间,为天线最终在轨展开时间的制定及展开过程中关键零部件的受力控制提供理论依据。

一种小型化超宽带平面伞状天线

介绍了一种小型化超宽带全向微带天线。提出一种平面伞状贴片天线结构,采用电磁仿真软件HFSS分析该天线的阻抗带宽、方向图及增益特性。仿真与实测样品对比分析表明,提出的小型化超宽带平面伞状天线能够满足工程应用需要。

一种L波段单脉冲天线的研制

介绍了一种L波段单脉冲天线的研制。根据天线指标要求,提出了天线的总体设计方案,进行了天线的方向图综合,设计了天线的辐射单元。分别采用泰勒综合法和数值方法对天线的方向图进行了综合,实现了方位面的低副瓣设计和俯仰面的波束赋形设计。对研制的天线进行了实测,各项指标均满足要求。

甚低频伞形天线地网性能研究

论文通过运用电磁场仿真分析软件FEKO对不同形式地网的甚低频发信天线进行仿真,研究地网形式对损耗电阻的影响并进行分析。基于建立的不同地网形式的天线模型,进一步计算出天线效率,根据计算数据对地网进行分组对比,从中筛选出性能优越的地网形式。对伞形天线而言,辐射状地网的天线效率最高在80%以上,效果明显;而矩形地网则效果不佳;如果对辐射状地网加回流环,效果不是很明显。

含张力绳网伞状天线模态局部化研究

伞状天线属于典型的循环周期结构,天线肋为复合材料制件,其在尺寸、刚度、质量等方面的加工制作误差是客观存在的,天线肋之间的不一致会导致天线的模态局部化。模态局部化会影响天线的型面保持能力,同时对天线结构的健康带来隐患,因此抑制天线肋的模态局部化是伞状天线设计中不可忽视的问题。结合某型号伞状天线的研制,进行了含张力绳伞状天线结构的动力学理论推导,在天线肋刚度测试的基础上进行了天线结构的模态局部化仿真分析和试验。分析及试验结果显示,在张力绳刚度达到3.0N/mm后,天线结构由弱耦合系统转换为强耦合系统,天线肋的模态局部化得到有效控制。

小尺寸折叠伞锥天线的辐射特性研究

研究了一种短波段新型小尺寸折叠伞锥天线的空间辐射特性 ,讨论了E面方向图空间俯仰角域的辐射抑制特性 ,给出了空间辐射场的计算结果。结果表明 :所提出的新型天线结构 ,尺寸小 ,在宽频带范围内能有效抑制天线的天波辐射。

并行高阶矩量法分析大型阵列天线的辐射特性

随着计算机多核技术和计算机集群技术的发展,并行高阶矩量法可以解决复杂大型目标的电磁特性。文中首先对单个天线单元在高阶矩量法与有限元方法下的结果进行对比,验证了本文方法的正确性和可行性,然后给出了一个36×12单元的伞形印刷振子天线阵列的方向图结果,从而说明了本文方法可以处理实际工程中的大规模挑战性问题。

甚低频伞形天线的电气性能研究

论文通过运用电磁场仿真分析软件FEKO对甚低频伞形发信天线进行仿真,并对天线进行了一些电气特性的计算与分析。通过对伞形天线的顶臂向下偏折角度进行改变以创建新的模型,从而找出天线电气性能的变化规律。对仿真数据进行分析对比后发现:理想地网情况下,当甚低频伞形天线顶臂向下偏折的角度不断增加时,相当于减小了天线的有效长度,故天线的辐射电阻减小,输入电阻减小,天线系统效率也减小。

面向卡塞格伦伞状天线的主副面同步展开机构设计及分析

针对长焦距双反射面伞状可展开天线的收展问题,根据卡塞格伦式伞状天线结构特点,提出一种曲柄滑块机构与绳索机构相结合的展开机构;建立了展开过程运动分析模型,可对关键运动部件进行展开过程的运动学分析与仿真。为减小冲击,对展开过程进行了速度规划,对比不同速度规划下天线展开时的运动参数曲线及接触力并综合考虑主面与副面的展开平稳性,确定在五次多项式速度规划下为最平稳展开过程。本文对星载天线的深入研究具有一定的参考价值。

基于Twin-Bennett机构固面可展开天线的优化设计

为了解决Twin-Bennett(TB)机构控制固面可展开天线展开过程的干涉问题从而提高收拢能力,对传统太阳花式天线分割方案进行了改进。通过指数积公式建立了该固面可展开天线设计参数与收拢率之间的数学模型,并以收拢率为目标函数对盘面分割方案进行了优化分析,通过多初值点序列二次规划算法得到了最优设计参数。针对收拢的同步性问题进行了伞状同步展开机构的设计,该同步机构能将直线运动转化为固面可展开天线的展开运动,同时能保证整体固面可展开天线的单自由度和同步性。最后进行了软件仿真和实物模型的制作。整体设计可提高传统太阳花式固面可展开天线的收拢能力,将收拢率从44%降低至37%,同时保证了驱动机构的简易性。仿真分析和3D打印模型结果证明了该方法的可行性和合理性。

卫星通信伞天线的研究与设计

随着材料科学的发展,轻型、可折叠、易携带的反射面天线逐渐推广和取代了一些特殊场合的金属固面反射面天线。文中利用FEKO中MOM与PO相结合的算法,仿真设计了一种理论值可达42 dB以上的单偏置抛物面天线,利用具有良好电磁波反射性能的银纤维布和雨伞结构制作了该天线。对反射面天线的轻便化、小型化、移动化提供了思路。