The invention provides a deployable parabolic antenna before cable net structure form design method, to determine the 1. antenna cable network before the basic geometric parameters; 2. generation front cable net surface, and the initial mesh obtained before the cable initial configuration network form design; 3. of the cable net surface nesso section applied etc. the use of tension, the force density method for form iterative initial form finding the cable net; 4. to select the effective reflection surface and connect it to the truss; for cable tension boundary 5. minimum norm method; 6. node coordinate optimization method to optimize the cable net surface form finding results, the method to \form\ to find the \state\ and \state\ to find \form\ combined method effectively reduced the maximum tension than the front cable net structure, improve the uniformity of the network before the cable tension, to ensure that the RF antenna has good performance, this method is also applicable to the partial Parabolic antenna and rotating paraboloid antenna.
【技术实现步骤摘要】
一种可展开抛物面天线前索网结构的形态设计方法
本专利技术涉及雷达天线技术领,具体涉及一种可展开抛物面天线前索网结构的形态设计方法。
技术介绍
在现代卫星通信领域中,大型空间可展开天线技术已经成为了一项关键技术。现代空间可展开天线技术朝着大口径、轻质地、高精度方向发展。周边桁架可展开网状天线因具备这些优点,已经成为了这方面研究的热门,并且在过去的几十年中已经取得了一定的发展。其主要结构分为:环形支撑桁架、前索网面、后索网面、金属反射网面。环形桁架就有较大的刚度和较高的稳定性,在天线展开时为索网结构提供支撑。前索网面和后索网面通过竖向拉索相连,并且提供竖向的拉力,从而使索网结构张紧。金属反射网附着于前索网面的后面,通过将索网面划分为一系列小三角形面片实现对金属反射网的定形。由于索网绳索的张力要不金属反射网绳索的张力大的多,所以可以忽略金属反射网对天线形面的影响,而只考虑索网结构的形态。在设计周边桁架可展开网状天线时,有两个一般性的要求:首先是天线的形面精度要求。天线的形面精度取决于金属反射网上三角形面片的大小和形状,而三角面片的形状大小又取决于前索网结构的形态。因此,对前索网结构进行形态设计提升天线的工作性能极为重要。其次是索网张力的均匀性要求。环形桁架可展开抛物面天线绝大多数安装在卫星上,在轨运行时,受到太空环境温度变化的影响,索网结构张力的均匀性将直接影响天线反射面形面精度。现在业内普遍使用最大张力比(索网结构绳索段最大张力与最小张力的比值)来衡量张力的均匀性。Thomson于1999年在IUTAM-IASS会议上提出的“测地线索网”,然而在设计索网天线时 ...
【技术保护点】
一种可展开抛物面天线前索网结构的形态设计方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:确定抛物面天线的物理口径、光学口径、偏置距离、焦距、前索网面绳索段均匀张力这些基本参数;步骤2:根据步骤1的抛物面天线基本参数生成前索网面,将前索网面划分为准测地线网格形式,并将其作为前索网形态设计的初始构型;步骤3:对前索网初始构型内的各索段施加相等张力Tu,然后对前索网进行等张力找形,并且使前索网的所有节点都恰好落在抛物面上,得到初始找形后的前索网;步骤4:从步骤3中得到的初始找形后的前索网中选取一个区域作为有效反射面,并将该有效反射面连接于桁架上,以有效反射面为界,有效反射面以外的索段为前索网边界索,前索网各边界索张力记为Tcb,有效反射面内部为前索网内部索段,前索网内部索段张力即为Tu;步骤5:以前索网各边界索张力Tcb作为设计变量,通过极小范数法求出最终前索网各边界索张力Tcb',并满足Tcb'≥Tu;步骤6:由步骤5求出的最终前索网各边界索张力Tcb',再对前索网进行找形,从而确定前索网结构的最终形态。
【技术特征摘要】
1.一种可展开抛物面天线前索网结构的形态设计方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:确定抛物面天线的物理口径、光学口径、偏置距离、焦距、前索网面绳索段均匀张力这些基本参数;步骤2:根据步骤1的抛物面天线基本参数生成前索网面,将前索网面划分为准测地线网格形式,并将其作为前索网形态设计的初始构型;步骤3:对前索网初始构型内的各索段施加相等张力Tu,然后对前索网进行等张力找形,并且使前索网的所有节点都恰好落在抛物面上,得到初始找形后的前索网;步骤4:从步骤3中得到的初始找形后的前索网中选取一个区域作为有效反射面,并将该有效反射面连接于桁架上,以有效反射面为界,有效反射面以外的索段为前索网边界索,前索网各边界索张力记为Tcb,有效反射面内部为前索网内部索段,前索网内部索段张力即为Tu;步骤5:以前索网各边界索张力Tcb作为设计变量,通过极小范数法求出最终前索网各边界索张力Tcb',并满足Tcb'≥Tu;步骤6:由步骤5求出的最终前索网各边界索张力Tcb',再对前索网进行找形,从而确定前索网结构的最终形态。2.如权利要求1所述的可展开抛物面天线前索网结构的形态设计方法,其特征在于:所述步骤3包括如下步骤:步骤301:根据式(1)计算出前索网各索段的力密度系数:qj=Tu/lj(1)式(1)中,qj为编号j索段的力密度系数;Tu为对前索网内各索段施加的张力;lj为编号j索段的长度;步骤302:将Tu作为前索网内各索段的张力,使用力密度迭代法对前索网进行找形,并且使所有的索网节点都恰好落在抛物面上,得到初始找形后的前索网;步骤303:更新前索网的各节点的坐标信息。3.如权利要求1所述的可展开抛物面天线前索网结构的形态设计方法,其特征在于:所述步骤4包括如下步骤:步骤401:在步骤3所得初始找形后的前索网中选取一个区域作为有效反射面;步骤402:将步骤401得到的有效反射面连接于桁架上,以有效反射面为界,有效反射面以外的索段为前索网边界索,前索网各边界索张力记为Tcb,有效反射面内部为前索网内部索段,前索网内部索段张力即为Tu;步骤403:记录前索网各边界索和前索网内部索段的节点坐标信息和连接信息。4.如权利要求4所述的可展开抛物面天线前索网结构的形态设计方法,其特征在于:所述步骤401中选取的区域有六边形和圆形两种形状。5.如权利要求5所述的可展开抛物面天线前索网结构的形态设计方法,其特征在于:所述步骤402中有效反射面形状不同,连接于桁架上的方式不同:当有效反射面形状为六边形时,引入一套新的锚定绳索,配合前索网的边界绳索,将六边形索网连接于桁架上;当有效反射面形状为圆形时,引入一套连接绳索,将圆形索网连接于桁架上。6.如权利要求1所述的可展开抛物面天线前索网结构的形态设计方法,其特征在于:所述步骤5包括如下步骤:步骤501:假设前索网面含有c条边界索,n个边界节点,则在X′和Y′方向上列出2nb个力平衡方程,形成的方程组如式(2)所示:AT=b(2)式(2)中,向量T有c个元素,表示前索网所有边界索的张力向量;A和b是已知的,系数矩阵A为2n×c阶,向量b有2n个元素;步骤502:构造一个向量其含有c个元素,得到式...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨东武,张涛,郭王策,方栋,
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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