新疆110m射电望远镜(QTT)天线高精度面板结构研制挑战

研制满足单面板精度为0.07mm(RMS)的高精度面板,是制造高精度新疆110m射电望远镜(QiTai Radio Telescope,QTT)天线的关键技术之一.QTT基于主动保形技术,为满足天线结构与性能优化需求,在保证面板精度同时面板数量需要控制.天线面板越大面型精度提升越困难,制造高精度大面板将面临严峻挑战.基于蜂窝夹层结构、蒙皮筋条结构,采用改进负压成型工艺,进行了高精度面板成型试验研究,试验结果表明面积小于1.5 m~2面板精度能满足需求,就目前国内工艺水平来看已无法研制更大面积单面板(如5 m~2).为了满足QTT需求,对组合面板结构进行了初探.仿真了采用传统以及过渡子桁架,基于刚性和等柔性支撑两种方式以及采用传统拼接组合面板形式.结果表明采用过渡子桁架方式面板精度、数量能够满足需求,但复杂子桁架结构研制成本高,且造成组合面板重量增加,会导致天线结构设计复杂影响天线性能;传统拼接组合面板结构虽然满足精度需求但其面板数量没有控制在理想范围内.展望了未来提高面板精度需要进一步开展的工作.     

高精度天线面板结构胶粘剂应用研究

通过对多种结构胶粘剂的力学性能、耐久性能和工艺参数等进行测试研究,优选出一种高耐久性结构胶粘剂。同时,采用该结构胶粘剂成功制作了一批高精度铝合金天线面板,并通过试验证明了其具有较高的可靠性。研究结果表明:该结构胶粘剂适合于胶接高精度铝合金天线面板,并满足可靠性要求。     

黑泉面板坝新型止水结构三维弹塑性分析

利用结构模型试验得到的周边缝止水结构的数值分析模型，对黑泉砂砾石面板坝进行三维弹塑性有限元分析，模拟大坝施工及蓄水过程，预测大坝坝体、面板及各类接缝的应力与位移，并将计算结果与止水结构破坏试验结果以及已建面板坝的接缝观测资源进行了对比，结果表明，坝体、面板的变形和应力符合一般规律，面板缝和周边缝位移在正常范围内，新型止水结构有较好的变形能力。     

MSC Patran/Nastran在12m天线结构分析中的应用

应用MSC Patran和MSC Nastran软件对12m抛物面天线结构进行了有限元建模及仿真分析,得出了天线在不同俯仰角时最佳拟合抛物面的面板法向均方根误差,并运用数字近景摄影测量系统获得了对应俯仰角时反射面实际法向均方根误差,通过对仿真分析结果和测量结果的进行比较和分析,肯定了有限元仿真对天线结构设计的指导作用。     

一种新型超宽带平面单极子天线的设计

介绍了一种新型超宽带平面单极子天线,利用仿真软件分析比较了天线各部分参数对其性能的影响.采用介质敷铜板替代常规的金属面板作为辐射单元并在上面开孔,使天线的阻抗特性得以改善.按照仿真优化的参数制作的天线,经测试,该天线在1.2 GHz～3.5 GHz的频率范围内VSWR＜2,具有超宽带的工作特性.该天线结构简单,加工方便,制造成本低,具有较大的实用价值.     

相位恢复全息——基于远场幅值的天线表面精度检测

射电望远镜的表面精度除了受到面板加工及装配精度影响以外,在实际使用中还要受到重力变形,温度变形以及风载的影响.对于高频观测,微小的表面变形将对望远镜的观测性能带来较大影响.相位恢复全息方法是一种利用远场幅值进行表面检测的方法.因其不需额外的设备,同时具有测量方便及运行速度快的优点,在天线反射面测量领域获得了广泛的研究和应用.本文将对其中运用最广泛的Misell算法和OOF(Out of Focus)算法进行探讨,并通过仿真标准卡塞格伦天线对两种算法进行对比分析.     

基于简化促动器的QTT天线主动主反射体结构建模及分析方法

本文针对新疆110 m射电望远镜天线主动主反射体结构建模及调整分析技术进行了研究.首先,将简化促动器引入QTT天线结构模型中,建立了包含简化促动器的主动主反射体结构模型;其次,在外载荷作用下,由主动主反射体结构模型可以得到变形天线的促动器指向;再次,基于促动器刚性构件假设,将主动调整分析进一步简化为面板支撑点沿促动器指向调整指定位移的有限元约束方程;最后,针对QTT天线模型对本文方法进行案例仿真,所提方法计算结果与ANSYS仿真结果的差异量约为10^-9mm,表明所提方法的有效性.该方法可为大型射电望远镜天线主动调整的精确分析提供参考.     

一种新型的太阳能收集技术系统

介绍了一种新型的太阳能收集技术系统。该技术利用天线的跟踪原理,通过一些特殊的结构形式和保证面板精度的工艺,实现精确跟踪,最大限度的将太阳能充分利用。与常规技术相比,可提高发电量35%左右。     

射频标签印刷天线基材及银浆研究

射频标签的使用日渐广泛,其印刷的制造方式具有独到的优点.在已设计天线结构基础上,通过对印刷设备的改造,控制各项工艺参数,印制出天线.对用各项工艺参数在PET基材和纸基上印刷天线的不同结果进行分析,以降低阻值为目标,通过电镜观测,分析阻值变化的原因;对用不同的银浆印刷天线造成阻值的变化进行分析,通过能谱图,分析了3种不同的银浆在相同的工艺条件下对印刷天线性能的影响,并得出了针对生产要求,选择不同银浆和制定不同印刷工艺的结论.     

大河水库混凝土面板堆石坝原型观测设计

大河水库混凝土面板堆石坝是广东省同类坝型最高的一座,介绍混凝土面板堆石、坝的坝体变形、面板内钢筋应力、渗流、温度等观测设计,并分析了施工期的观测资料.     

Precise determination of the reference point coordinates of Shanghai Tianma 65-m radio telescope

A local survey was implemented at the newly constructed Shanghai Tianma 65-m radio telescope. In this article, the survey implementation and data analysis are described. Particularly, by application of coordinate transformation, dimensionality reduction and step fitting of parameters, as well as adoption of reliability test measures of parameters, the mathematical model of data analysis is simplified, the detrimental effects of observation noises and unevenly spatial coverage of sample points are effectively compressed, the stability and precision of parameter solutions are improved, and so the geocentric three-dimensional coordinates of the reference point of this telescope in the precision of millimeters were determined, and the axisoffset was shown not significant on the precision level of 3 mm. The outcome provides important reference to the subsequent activities of antenna maintenance and scientific application, including the establishment of precise antenna orientation model, orientation guidance, fringe searching in data cross-correlation, analysis and application studies of VLBI observations. It is also important archive data for monitoring possible subsidence and lateral displacement of antenna foundation as well as deformation of antenna tracking-rail and structure.     

卫星光通信中接收天线的性能分析

为了获得高性能的接收天线以改善卫星光通信的系统性能,基于电磁波辐射理论,分析了接收光学天线的重要参数,研究了卫星光通信中使用单个光学天线及光学天线阵的性能.对单个光学天线的设计进行了优化,分析了单个光学天线及光学天线阵的相关参数之间的关系.通过仿真,不仅论证了星间激光通信需要极精确的指向角度,且可得出结论,在星间激光通信系统的光学终端中使用光学天线阵具有更大的优势.     

新疆奇台110米射电望远镜

计划在新疆奇台建设的110米射电望远镜(简称QTT)将位居国际一流大科学装置之列,成为世界最大的全向可转动射电望远镜.QTT在引力波探测、黑洞发现、恒星形成、星系起源等基础科学研究领域将发挥重要作用,并可发展应用于深空探测,如探月工程和火星、金星探测.QTT设计方案考虑多种科学目标的需求,其关键技术包括:大口径天线结构设计技术、天线主动面技术、大惯量机架精密伺服控制技术、超宽带馈源技术、低噪声放大器技术、多波束接收技术等.QTT关键技术的突破与应用,将促进我国信息、精密机械加工和自动控制等工程技术领域的发展.QTT各系统建设将以自主创新为主,通过国际合作引进和采用相关尖端技术完成.     

FAST背架样机刚度实验分析

五百米口径球面射电望远镜(Five hundred meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)将会成为世界上最大的单口径射电望远镜.FAST有三个创新性的工程概念,其中之一就是提出了主动反射面的概念.背架结构是反射面单元中连接主索网和面板的支撑结构.三种方案的背架结构样机已经设计和制造出来:单层弦支结构、单层网架结构和空间三角锥网架结构.三种样机的刚度实验,分别进行了不同背架结构在相同外力荷载下的实验位移变形比较,背架结构在外力荷载下位移变形的实验值和仿真值比较,以及在不同温度荷载下位移变形的比较.实验得到了背架样机的刚度特性,验证了仿真的设计和优化,也对FAST 背架原型设计提供了参考.     

天线薄板框架结构的有限元分析

文章通过对一种天线薄板框架结构有限元分析的描述,介绍了有限元模型的建立及分析计算结果;通过对天线薄板框架的位移测试试验,将试验结果与理论结果进行比较,从而验证了有限元模型及其分析结果的正确性;同时证明了位移测试试验设计方案的可行性,又为进一步改进有限元模型、设计方案和后续的公差分析提供了理论依据。     

大射电望远镜反射面板非线性分析

大射电望远镜反射面板为三角形薄板,且布置大量网孔.反射面板在正常工作状态下发生非线性变形,故先采用能量变分法给出简支正三角形薄板非线性变形的近似解,并以有限元分析加以修正,然后依据理论分析和参数分析考虑板中网孔的影响,最终得到反射面板非线性变形最大挠度.试验表明,上述近似方法是可靠方便的.     

分光计自准直望远镜快速调整方法

提出一种对分光计自准直望远镜进行快速调整的方法.分光计调整的难点是望远镜的调整,而目前使用的"渐进调整法"过程复杂,且难以掌握.从光路上详细分析了分光计望远镜调整的特点和规律以及调整螺丝的调整规律,简化了调整过程,提出了一种简单有效的对望远镜进行快速调节的方法.     

小型演化线天线快速制备及评价方法研究

小型演化天线具有高增益、宽带宽、共形、体积小等优点而在航空航天领域具有广泛的应用前景.对演化天线样机进行电磁性能检测是评价其结构设计合理性的有效手段,但演化天线复杂的空间几何结构严重影响样机的成形质量和效率.针对小型演化线天线在结构设计过程中的样机性能快速评价需求,对小型演化线天线的快速成形制造工艺进行研究,并对金属快速成形和非金属快速成形复合表面化学镀铜两种工艺制备的线天线样机进行馈电特性测试.结果表明,两种快速成形工艺所制备线天线样机的馈电特性都能满足设计验证需求,采用快速成形方法来快速制造具有复杂空间几何结构的小型演化线天线样机并进行性能快速评价是完全可行的.      

南京大学65 cm天文望远镜指向精度的修正研究

天望远镜的准确指向是正常观测的重要保障，也是望远镜系统本身的一项重要测试指标，南京大学天系65cm望远镜的成像OCD的视场较小，实际观测时，指向精度不高，待测天体的像往往不在视场内，为了修正南京大学天系65cm望远镜的指向精度，2004年7月-8月，对该望远镜的指向精度进行了测量并通过指向误差函数进行了指向精度的修正，首先建立指向误差修正模型，通过对不同天区恒星的观测可得到该望远镜在相应方位的观测指向误差值，将观测值和理论模型拟合，从而得到指向误差修正函数．建立南京大学65cm望远镜的指向误差修正模型，然后对其观测的指向误差值进行拟合，最后用拟合函数对观测进行指向修正，结果表明，通过指向误差函数对指向误差进行修正，提高了该望远镜系统的指向精度，目前，不仅可以使观测的星象能在CCD视场内，而且改正后的指向精度略优于1′，在修正前望远镜系统的指向精度RMS(均方差值)是117″，修正后望远镜系统的指向精度RMS(均方差值)提高到38″。     

5G基站自适应天馈系统设计与建模

为了提供一个各方面更优的全自动天面自适应调整方案，在降低维护成本的同时实现更优覆盖效果，从5G天面的信号辐射方向调整方法入手，对5G基站自适应天馈系统的智能调节系统设计关键技术进行研究，提出对基于深度强化学习的基站天面自适应调节策略。基于此设计了5G基站自适应天馈系统，可以使用电信公司RSRP信号覆盖地图作为数据源，获取当前状态的观测值并自动分析数据，对天面进行自动调整。在虚拟环境下，对基于强化学习的系统进行了模拟搭建与仿真训练，结果符合预期。