The invention discloses a deployable parabolic antenna design method of cable net surface topology of power performance optimization based on the deployable parabolic antenna cable net surface is composed of a front surface and a rear cable cable net surface, before the design of cable net surface, cable net surface before the internal nodes as design variables, with fixed boundary nodes as the constraint condition, in order to meet all the internal nodes without ideal parabolic constraints, internal nodes in the force balance condition, before the cable net surface all nodes coordinate; the gain of the antenna electrical performance based on axial translational optimization of all nodes, the minimum before the cable net illuminance weighted surface error; design cable net deployable surface, to meet the total height of parabolic antenna under the condition that the design method is used with the same cable net surface, obtained after the cable net structure; the invention realizes Exhibition The excellent structural layout of the paraboloid antenna network can significantly improve the accuracy, stability and electrical performance of the deployable paraboloid antenna.
【技术实现步骤摘要】
基于电性能优化的可展开抛物面天线索网面拓扑结构设计方法
本专利技术涉及空间可展开抛物面天线结构设计方法,特别是可展开抛物面天线前后索网面的形态优化方法,具体是一种基于电性能优化的可展开抛物面天线索网面拓扑结构设计方法,应用于空间大口径抛物面天线的结构设计。
技术介绍
近年来,太空活动越来越频繁,大口径可展开抛物面天线受到更多的青睐。环形桁架的抛物面天线主要分为五部分:前索网面、后索网面、纵向拉索、金属反射网、环形周边桁架等部分组成。在动力装置驱动下,抛物面天线进行平稳的展开和收缩,从而实现具有较高的收缩比和稳定性。对于可展开抛物面天线,固定在前索网面上的金属反射网是用来实现无线电波的传输,也就注定了前索网面的型面精度是天线性能的主要因素。这是因为对于抛物面天线来说,型面精度直接影响了天线增益,而天线增益是直接决定着无线电的传输效果。同时,金属反射网完全依赖于索网面,对其稳定性也有很高的要求。因此,希望设计出张力均匀,型面误差小的抛物面天线索网面,能够稳定地实现无线电波的传输。在抛物面天线的结构设计过程中,天线结构设计主要分为两类:一类是先根据一定的规则确定各节点的坐标,然后再求解天线的绳索张力,然后以“形”找“态”。第二类在确定索网面形状之前给出绳索张力之间的关系,然后以“态”找“形”。随着研究不断的深入,人们发现以“态”找“形”这类方法能够获得张力均匀、结构稳定的可展开抛物面天线,并且抗干扰能力强,抛物面天线的绳索总长度最小。2008年,杨东武在论文《预应力索网天线结构优化设计》中,基于以“形”找“态”的思想对抛物面天线进行设计,首先以天线结构特征为依据 ...
【技术保护点】
基于电性能优化的可展开抛物面天线索网面拓扑结构设计方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤101:根据天线结构性能要求,选择可展开抛物面天线的放置形式,确定可展开抛物面天线的光学口径D、可展开抛物面天线的焦距f、绳索均匀张力F这些基本参数;步骤102:对可展开抛物面天线索网面进行准测地线初始网格划分,得到索网面的初始网格结构;同时,对索网面节点坐标和绳索张力及索段连接信息进行编号和整理;步骤103:采取可展开抛物面天线照度函数
【技术特征摘要】
1.基于电性能优化的可展开抛物面天线索网面拓扑结构设计方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤101:根据天线结构性能要求,选择可展开抛物面天线的放置形式,确定可展开抛物面天线的光学口径D、可展开抛物面天线的焦距f、绳索均匀张力F这些基本参数;步骤102:对可展开抛物面天线索网面进行准测地线初始网格划分,得到索网面的初始网格结构;同时,对索网面节点坐标和绳索张力及索段连接信息进行编号和整理;步骤103:采取可展开抛物面天线照度函数逼近实际天线反射面口径场切面电场强度的方式,确定可展开抛物面天线照度函数参数值;步骤104:基于电性能优化策略,对可展开抛物面天线轴向坐标进行优化;以可展开抛物面天线照度加权型面误差的均方根δ0为目标函数,以索网面内部节点为设计变量,以边界节点固定为约束条件,达到索网面照度加权型面误差的最小值目的;步骤105:计算可展开抛物面天线的型面误差、最大张力比及远场辐射方向图。2.如权利要求1所述的基于电性能优化的可展开抛物面天线索网面拓扑结构设计方法,其特征在于,步骤102包括如下步骤:步骤201:根据步骤101得到的可展开抛物面天线基本参数,建立可展开抛物面天线模型;步骤202:对可展开抛物面天线前索网面进行准测地线网格形式划分,将其作为前索网面的初始构型;步骤203:将可展开抛物面天线的节点、绳索张力及索段连接关系信息整理成固定格式的数据文件。3.如权利要求1所述的基于电性能优化的可展开抛物面天线索网面拓扑结构设计方法,其特征在于,步骤103包括如下步骤:步骤301:对可展开抛物面天线进行照度加权型面误差评价,论述天线增益、照度加权误差以及抛物面天线的照度公式之间的关系;可展开抛物面天线的增益函数:(1)式中,G为含有误差的可展开抛物面天线增益;G0为理想可展开抛物面的天线增益;δ0为可展开抛物面天线照度加权型面误差的均方根;λ为可展开抛物面天线传输的无限电波波长;e为自然常数;π为圆周率;可展开抛物面天线的照度加权误差函数:(2)式中,δ02为可展开抛物面天线照度加权型面误差;为可展开抛物面天线轴向误差向光程差转换的径向误差;为可展开抛物面天线的照度函数;A为可展开抛物面天线照度加权误差函数δ02的积分区间;dS为可展开抛物面天线照度加权误差函数δ02的积分变量;可展开抛物面天线的照度函数:(3)式中,τ为可展开抛物面天线反射面口径边缘的照射强度;D为可展开抛物面天线的抛物面口径;为可展开抛物面天线口径位置半径矢量;n为可展开抛物面天线反射面的锥度;步骤302:根据步骤101得到的可展开抛物面天线基本参数,得到与步骤102相同参数的可展开抛物面天线模型;步骤303:利用GRASP软件,建立可展开抛物面天线的口径场切面,所述可展开抛物面天线的口径场切面是与抛物面轴线垂直且位于反射面边缘处的平面,对于旋转抛物面天线,就是抛物面的边界围成的圆形口径平面;对于偏置抛物面,则是反射面在垂直于抛物面轴线的平面上的投影区域;步骤304:采取可展开抛物面天线照度函数去逼近实际反射面口径场切面电场强度的方式,得出可展开抛物面天线反射面口径边缘的照射强度τ及可展开抛物面天线反射面的锥度n。4.如权利要求1所述的基于电性能优化的可展开抛物面天线索网面拓扑结构设计方法,其特征在于,步骤104包括如下步骤:步骤401:设计可展开抛物面天线前索网面时,通过步骤101、102确定了可展开抛物面天线的基本参数,得到可展开抛物面天线前索网面的初始网格结构;步骤402:基于力密度迭代方法,计算出可展开抛物面天线索网面力密度系数:qj=Tu/lj(4)(4)式中,qj为编号是j的索段力密度系数;Tu为绳索均匀张力;lj为编号是j的索段长度;步骤403:设计前索网面时,将前索网面内部节点分为内部节点和边界节点,内部节点为自由节点,边界节点为固定约束节点;前索网面中,每个内部节点处于力...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨东武,郭王策,王欢,方栋,张涛,李恒,贾梦川,曹鹏,
申请(专利权)人:西安电子科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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