110m大射电望远镜的两自由度复合控制器设计

针对110m大射电望远镜结构柔性大、固有频率低的特点,本文在传统伺服控制的基础上进一步考虑副反射面支撑结构对指向精度的影响,提出了一种两自由度复合控制器.该控制器由内外两环构成,外环是基于广义比例积分(Generalized Proportional Integral,GPI)的鲁棒控制器,其以副反射面支撑结构的振动量为输入,确定伺服的参考指令;内环利用线性二次型高斯(Linear Quadratic Gaussian,LQG)控制器以外环输出为参考,对天线伺服驱动部分进行控制.与目前已有的大口径天线控制方法相比,该控制器既可以有效抑制驱动部分的柔性振动,又能抑制副反射面的振动,进而提高大口径天线的指向精度.本文以等效天线模型为控制对象.通过数值仿真验证了该方法的可行性.     

2.4m Ka天线轻型化设计及力学分析

天线的轻型化设计是天线满足移动载体使用要求的趋势。通过对传统2.4m Ka天线结构设计方案进行分析,确定了天线轻型化详细设计方案。天线反射面轻型化设计时,使用了碳纤维复合材料,这种材料的运用不仅可以大大降低反射面重量,而且可以提高其精度,为整个天线的轻型化设计创造了条件。利用MSC.Patran/Nastran分析软件建立了2.4m轻型天线的有限元模型,对天线的强度和刚度进行了校核。     

高精度碳纤维环焦天线副反射面的研制

针对环焦天线副反射面的特点,提出了一种新的碳纤维复合材料环焦副反射面的设计方法和制造技术,通过对夹芯材料的优化和蒙皮零膨胀铺层的设计,实现了副反射面的一体化结构设计,在成型过程中,重点考虑了环焦副反射面凸尖的铺覆方法和芯材精度控制,并对成型工艺参数进行了优化,实现了高精度碳纤维复合材料环焦副反射面的研制,所研制的副反射面型面精度优于0.06mm(r.m.s),满足设计要求,电性能测试效果良好。     

变形反射面天线馈源最佳相位中心的研究

针对变形反射面天线馈源相位中心选取的问题,提出了寻找天线馈源最佳相位中心的优化模型. 该模型基于变形反射面天线馈源相位中心与远场方向图的函数关系式,可得到天线反射面存在任意表面误差时的馈源最佳相位中心,使得天线的增益损失最小. 将该模型应用于某8m反射面天线的工程计算中. 在仅考虑天线自身重力荷载的情况下,确定了天线不同仰角时的馈源最佳相位中心. 数值模拟结果表明,该优化模型所确定的增益损失小于最佳吻合抛物面时的增益损失.     

抛物面天线反射面参数化建模与热变形优化分析

为更好地分析卫星在轨运行期间天线主反射面热变形对天线性能的影响,应用PCL,对MSC.PATRAN/NASTRAN进行二次开发,将参数化建模、抛物面拟合、型面精度分析引入有限元计算,并对某大口径复合材料天线主反射面在均匀温度场下的热变形进行了数值模拟,优选出合理的铺层方式,获得了变形后的天线性能指标.研究结果表明:数值模拟探索出适合于在轨卫星天线减少热变形的铺层设计方法,所获变形值、抛物面拟合参数、型面精度误差等结果符合设计要求,为复合材料天线主反射面的设计应用提供了依据,同时解决了通用CAE软件无法预估热变形对天线性能影响的问题.      

变形双反射面天线的机电耦合分析方法

双反射面天线广泛应用于雷达、卫星通信和射电天文等领域,针对变形双反射面天线的电性能求解问题,本文提出了基于物理光学法的机电耦合分析方法.深入分析了双反射面天线主副反射面变形对天线电性能的影响,通过将主副反射面轴向变形转换为天线远场积分公式中的相位误差影响项,建立了反射面表面结构位移场与天线远场之间的机电耦合关系.进一步将相位误差影响项作一阶泰勒级数展开,使得结构误差从天线远场积分运算中独立出来,通过构建包含主副反射面变形信息的误差矩阵可实现变形反射面天线远场的快速计算.对一个2.2 m天线进行案例分析,结果验证了所提方法的正确性.     

基于微扰法的低驻波比反射面天线设计

介绍并分析了用于反射面天线低驻波比的微扰设计方法,并基于该方法设计了一Ka波段低驻波比的反射面天线.通过对天线反射面外形的微扰设计,该反射面天线在保持辐射性能基本不变的条件下,天线驻波比得到了显著降低.     

一种大型全可动反射面天线的轻量化创新设计

针对110m超大口径全可动高精度反射面天线自重与造价的问题,本文提出了一种全新的设计方案,与常规方案相比,自重、驱动功率与造价可分别降低1/2,2/3与1个量级.首先,提出了超轻的预应力索-桁结构代替传统笨重的刚梁背架结构.其次,提出了新型并联伺服机构代替传统的方位-俯仰扫描机构.再者,基于模块化的设计思想建立了与创新结构相适应的优化模型.最后,将提出的方案应用于数值算例和某26 m口径的实际天线中,得出的结果验证了方案与方法的正确性与有效性.同时,该方案对其他装备设计也有一定的参考价值.     

一种基于总体模型自顶向下构建Pro/E模型的方法

针对同一类型天线经常需要在已有天线模型基础上修改部分尺寸,以建立新天线模型的情况,给出了一种基于总体模型自顶向下构建整个天线Pro/E模型的方法。经过在65m口径天线副面支撑结构设计中的应用,在总体方案变动情况下,快速更改模型,证明这种方法可以极大提高效率。     

基于干涉全息法测量射电望远镜主面重力变形和副面位姿

本文围绕天马65 m (TM65 m)射电望远镜主面重力变形和副面位姿展开实测研究.论文先概述了主面测量的方法,主要讨论了基于微波全息法的测量方法和天线扫描方法,然后论述了采用Very Long Baseline Interferometer (VLBI)测量65 m主面各俯仰角的重力变形,对测量误差进行了评估,进而构建了重力模型,并与仿真结果进行了比较,两者变化趋势一致.同时,推导并仿真了主焦馈源、副面位姿偏移和口径面相位的解析关系,然后基于该解析关系和VLBI测量得到的口径面相位数据,并采用最小二乘法解算得了实际TM65 m副面位姿随俯仰的变化情况,该测量结果在三维方向上与传统基于主动副面的幅度扫描法结果一致性强,该方法为测量副面位姿提供了不同于传统法的可行途径.     

基于菲涅尔原理的新型反射面天线

该文提出了一种将一维菲涅尔区相位修正概念应用于传统抛物柱面反射面的新型反射面天线，采用物理光学方法分析了该天线反射面对入射平面波的聚焦特性。该天线具有加工简便，效率高且偏轴扫描特性好等优点，因而在卫星通信及雷达系统的有着广泛的应用前景。     

深空探测天线快速扫描方法

针对深空探测中地面站的窄波束天线对深空探测器的捕获问题,提出了在粗轨道预报情况下集馈源阵列电波束扫描和反射面机械扫描于一体的多波束-螺旋快速扫描方法。该方法将馈源阵列布置在反射面的焦平面进行馈电,利用物理光学法对每个馈源激励反射面产生的次级远场方向图进行计算、分析,应用共轭场匹配技术在一定空域同时形成多个正交电扫波束,结合天线反射面的螺旋机械扫描对指定空域进行搜索。最后,对提出的多波束-螺旋扫描捕获方法与传统螺旋扫描方法的性能进行比较分析,结果表明:利用阵列馈电的多波束反射面天线具有更广的可视范围,在更短时间内完成对指定空域的搜索,实现对深空探测器的捕获的同时获得了阵列增益,使更远的深空探测成为可能。     

单孔毁伤对赋形反射面天线辐射特性的影响

研究赋形反射面天线的反射面在单孔毁伤条件下的辐射特性，利用基于表面电流积分的物理光学法，对赋形反射面天线的远场辐射特性进行了建模和分析，比较了反射面完好时辐射特性的计算结果和测试值，具有很好的一致性．重点探讨了天线反射面单孔毁伤后远区辐射特性随孔径及孔位置的变化规律，得出毁伤孔径越大或孔越靠近反射面中心位置时，天线的增益下降越多，副瓣电平提高越多的结论。     

反射面变形对天线辐射特性的影响

研究在冲击波作用下,赋形双弯曲反射面变形对天线辐射特性的影响.利用物理光学法对双弯曲反射面雷达天线的辐射方向性进行了建模和分析,将反射面完好时的计算结果与测试结果进行比较,其结果较为一致.在此基础上,重点研究了天线反射面变形后天线辐射特性随变形量、变形位置和变形面积的变化.计算结果表明,反射面的变形对水平面方向图影响较大,对垂直面方向图的影响很小.     

双环电视发射天线输入阻抗的矩量法解

本文用矩量法对电视发射用的装置于反射器近旁的双环天线的输入阻抗进行了计算,分析了天线反射板和天线间的距离对天线输入阻抗和带宽特性的影响,并将计算结果与测量值进行了比较。还计算了自由空间的双环天线的输入阻抗,将结果和由单环的计算值经传输线变换而获得的结果作了对比。     

一种双频天线俯仰连动机构设计

天线座架的俯仰机构带动天线反射面做俯仰运动,是满足天线通信性能要求的重要部件。通过对传统0.9m KaKu双频平板阵列天线俯仰机构结构设计方案进行分析,确定了双频平板天线新型俯仰连动机构详细设计方案。新型俯仰连动机构具有结构简单,加工成本低,可操作性好,重量轻等优点,能有效解决现有天线俯仰机构存在的不足,目前该新型机构已经在多个站型的天线上得到了应用,效果良好。     

一种扁平反射面微波天线的设计

提出一种低造价的卫星电视平板接收天线，并给出该天线的设计公式．该天线的扁平主反射器呈波纹结构，可用很薄的铝板冲压成型．根据扁平主反射器的特点，与之配合的副反射面采用环焦原理设计．曾研制了一个小口径的Ｋｕ波段试验天线．实测结果表明天线效率大于６０％．     

一种抛物面天线形状误差的合理评价方法

针对有限元软件ANSYS在分析计算天线变形表面误差时存在的问题,提出了一种基于拟合抛物面的表面形状误差改进算法.推导了精确计算变形反射面轴向、法向与径向误差的公式.分别采用改进算法与ANSYS软件对某7.3 m圆抛物面天线多种工况下的表面误差进行了分析,结果证明该方法是正确的,可作为天线超差的二次判据.     

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。