星载天线缠绕助条的力学特性研究

对缠绕助星载可展开天线的力学特性做了详细的分析与研究,通过分析助条空间构型的变化,揭示了其展开和收拢过程中的受力状况,提出了用变尺寸肋条来设计可展开天线支撑结构的新方案,计算结果表明,新的设计具有重量轻,展开和收拢效率更高的优点、更适合工程应用。     

大型星载天线展开机构中同步齿轮系防卡滞研究

大型星载天线展开机构中常采用齿轮系统来实现桁架结构的同步展开，而卡滞失效是展开机构中同步齿轮副的一种主要失效形式．从齿轮啮合的极限位置出发，给出了同步齿轮副不发生卡滞的条件．在综合考虑齿轮加工误差、装配误差和太空环境温度等因素的基础上，构建了齿轮副防卡滞的可靠性分析模型，得到了用最小齿顶隙表示的齿轮啮合运动功能函数．把齿轮形状和位置的实际尺寸视为随机变量。用二阶矩方法推导出齿轮防卡滞可靠度的计算公式．最后，针对某周边桁架式星载天线的实例进行计算。得到如下结论：1)温度荷载对于同步齿轮系防卡滞可靠性的影响不客忽视；2)如果两齿轮以标准中心距安装。太空环境中的热变形会明显降低齿轮的传动性能；3)适当采用正变位中心距安装齿轮副，并避免星载天线的展开机构在高温下工作，可以提高防卡滞可靠度．     

星载可展开天线的展开动力学研究

针对星载可展开天线柔性较大的特点,综合考虑天线的分布参数、集中参数及摩擦力等因素对系统动特性的影响。在严格按照运动学合成原理的基础上,采用有限元法与拉格朗日方程建立了可展开天线的运动微分方程。并求得了某星载可展开天线的展开动力响应,讨论了此天线动力分析中的若干关键问题。     

基于非概率模型的星载天线展开机构可靠性分析

对某周边桁架式大型星载天线的展开运动机理进行了研究，建立了展开机构的力学分析和非概率运动可靠性的分析模型，综合考虑尺寸误差和太空环境因素的影响，将运动功能函数视为区间变量函数，利用优化算法推导出非概率可靠性计算公式，对机构在整个展开过程中的运动可靠性进行预测，并和将运动功能函数中的变量视为正态分布的概率模型下的可靠度相比较，概率可靠性指标约为非概率可靠性指标的3倍，两者的变化趋势相同，而且与试验过程比较吻合。     

星载伞状可展开天线支撑肋结构优化

为减轻星载伞状可展开天线的质量,选取天线支撑肋为研究对象,通过对天线结构及支撑肋的受力分析,建立了以刚度为约束条件、以结构参数为设计变量、以质量最轻为目标的支撑肋结构优化模型．通过蒙特卡罗法和复合形法进行求解,得到了优化的支撑肋结构参数．优化后的支撑肋质量较优化前减轻了50.4%．优化结果表明,增加支撑肋截面高度和采用变截面结构是实现支撑肋轻量化的主要途径;相比蒙特卡罗法,复合形法在求解时具有更高的效率和稳定性．     

桁架式可展开天线精度计算方法

为了建立单元尺寸与反射面精度的关系模型来指导天线结构设计,分别用单元上取点、应用于球体及抛物面的浅壳理论推导了3种不同的误差计算方法,并进行了对比.用基于PhotoModeler软件建立的非接触摄像测量系统,对口径为2 m的天线模型进行了反射面精度测试及展开重复精度试验,将试验结果与误差的理论计算方法进行对比,验证了应用于抛物面的浅壳理论推得的公式估算反射面精度更精确,应用于球体的浅壳理论推得的公式使用方便,计算结果与应用于抛物面的线壳理论公式所得结果较接近,单元上取点推得的精度计算公式可以用来估算拟合抛物面的拟合焦距,指导天线调焦机构的设计.     

空间充气展开天线支撑结构的模态分析

利用ANSYS对充气展开天线支撑结构进行了模态分析,单元模型采用ANSYS提供的四边形四节点壳单元,利用Block Lanczos方法（兰索斯法）分析了结构的固有频率和相应的振型,并进一步研究了结构尺寸每数对结构模态的影响,给出了结构固有频率随结构尺寸参数的变化曲线．分析结果表明,结构的尺寸参数对支撑结构的模态有着重萼的影响．     

星载天线展开机构可靠性的未确知分析法

对某周边桁架式大型星载天线的展开运动机理进行了研究,建立了展开机构的力学分析和未确知运动可靠性的分析模型．综合考虑尺寸误差和太空环境因素的影响,将运动功能函数视为未确知变量函数,利用未确知有理数计算的法则推导出可靠性计算公式,对机构在整个展开过程中的运动可靠性进行了预测．与成熟的随机方法想比,该方法简单易行,且能在缺乏足够数据或信息不完整的情况下,获得更安全、可信度更高的机构可靠性计算结果．用算例给出了未确知性天线展开机构功能函数的可能值及其可信度的计算结果,表明该方法的合理性和可行性．     

星载相控阵热变形误差估计与校正方法

为提高星载相控阵天线热变形误差估计精度,提出一种结合机械测量和信号处理的误差估计方法。该方法利用测量传感器的测量数据,能够快速地拟合得到形变阶数和阵元初始位置;根据星-地几何关系,提取已知来波角度的模糊地块回波作为校正源数据,进而结合形变特性建立优化模型,在迭代中计算得到更加精确的阵元位置估计值。仿真结果表明,该方法能够获得优于1/15波长的热变形误差估计结果,并且在较大变形误差的情况下仍具有良好的稳健性,最终获得了良好的方向图校正结果。     

周边桁架可展开天线展开过程运动分析及控制

根据周边桁架式可展开空间天线的结构特点,先建立周边单元浮动坐标系,采用坐标变换方法,得出了周边单元间的运动变换关系,建立了该天线通用的展开过程运动分析模型,可分析展开过程中结构上任意点的位置、速度和加速度．为避免展开过程中冲击过大,对周边单元的展开速度进行规划．根据驱动绳索的运动与单元展开运动之间的变换关系,将周边单元的运动规划转化为展开绳索的运动控制,对天线的展开实施位置控制．仿真实例表明该控制方法可使天线按照规划的展开角变化规律平稳展开．     

一种船载天线跟踪卫星的方法

为了实现船载天线与同步通讯卫星的通讯 ,根据坐标变换原理和实际使用要求 ,提出了数引闭环、电平开环的跟踪方法 .该方法根据卫星和轮船的位置 ,直接计算出天线的指向角度 ,依据此角度值形成直流电平 ,控制天线伺服执行系统 ,使天线指向卫星 .经理论分析 ,其跟踪指向误差为± 1.6 5°,经实验测试 ,其跟踪指向误差为± 3.4° ,满足± 6°的跟踪指向精度要求 .如果在计算中考虑航偏、卫星漂移等因素 ,并提高计算速度 ,还可以提高天线的跟踪指向精度 .     

侧馈偏置卡塞格伦天线的面赋形研究

为改善星载天线的宽角扫描特性,采用射线追踪的方法,通过优化的思想对侧馈偏置卡塞格伦(SFOC)天线的主反射面进行了面赋形设计．为增加反射面表达式的灵活性,设计时首先根据反射面的初始数据,以双三次B样条函数逼近其形状,然后以各馈源相位中心到与其对应的扫描口径面的路径等长为优化目标,通过Powell方法对样条函数的插值数据点进行调节,最终确定了反射面的形状．分析结果表明,面赋形工作有效降低了SFOC天线一维扫描和二维扫描过程中由相位误差带来的增益损失,改善了该天线系统的宽角扫描特性．     

电大尺寸导体上背腔式微带天线散射的混合法

提出了一种新的计算电大尺寸导体上微带天线散射的混合法．该方法通过场等效原理实现高低频方法耦合;通过引入弹跳射线或迭代物理光学法,可以计算带有凹形结构的电大尺寸导体目标上背腔式微带天线的散射,适用性更广．计算实例证明了该方法的准确性和高效性．     

用MoM-UTD混合方法求解电大导体上天线间的隔离度

电大系统影响下的天线间的隔离度单纯由矩量法(MoM)很难解决,一致性几何绕射理论(UTD)虽是高频方法,但其精度不够．将MoM和UTD相结合,并结合互易定理,有效解决了电大物体的问题,计算了电大导体圆柱面影响下的线天线间的隔离度问题,给出了用单纯MoM难以得到的频率较高的扫频结果．     

Feedforward attitude control for a TDRS with mobile antennas

TrackingandDataRelaySatelliteSystems(TDRSS)cancost effectivelyprovidenearlyworld widecoveragetomannedandunmannedLEO/MEOspacecrafts.Primeexamplesarethespaceshuttle,theHubblespacetelescope,SpaceStationFreedom,andthepolarorbitingplatforms.ThecurrentTDRSSsatel literesourceswillbeexpendedandanewgenerationofrelaysatelliteswillberequiredtoensurecontinuityofuserspacecraftsupportandprovidethecapabilityofin troducingnewandimprovedservers[1].TheTrackingandDataRelaySatellite(TDRS)isalargespac…     

线栅型圆锥单极天线

研制了一种由导线栅构成的圆锥单极子天线。采用矩量法来求电场积分方程，天线表面上的感应电流分布采用正弦插值基函数来展开，该基函数对于长线结构具有较快的收敛性。分析了天线的电压驻波比和增益随着线栅根数以及天线高度等参数变化的特性。设计了一副在6个倍频的频带内均可满足电压驻波比小于2.0,增益大于4.5dB的全向宽带小型化圆锥单极天线，理论计算结果与测量结果吻合良好。     

天线宽带匹配网络的设计与计算方法

讨论了宽带匹配ＣＡＤ技术中常用的两种方法－－直接优化法和实频数据法,并设计了计算软件,着重研究它们在天线宽带匹配中的应用,提出了综合使用两种方法的思想,结合实际天线进行了宽带匹配网络的设计和计算,并与实验测试结果进行比较,得到了满意的匹配结果。     

大型宽带反射面天线的机电耦合分析

大型宽带反射面天线的机电耦合分析中,存在结构网格和电磁网格不匹配,不同频段分析需要不同的网格等问题．针对这些问题,使用口径面法建立机电耦合模型; 从结构网格出发,推导结构网格和电磁网格之间的转换矩阵; 根据不同频段电磁分析要求,确定计算结点数目．使用网格转换矩阵结合三角形单元的Gauss积分公式分析大型宽带反射面天线的机电耦合模型．相对于使用FEKO软件,避免了繁琐的网格处理,节省了计算时间; 相对于常用的积分方法,有更高的计算精度．仿真实例表明该分析方法是正确的和有效的,能够用于大型宽带反射面天线的机电耦合分析．并将该方法应用于某40 m抛物面天线工程中,分析结果与工程实际经验符合．     

具有大型天线的卫星姿态大角度机动解耦控制

为了解决卫星-天线系统的耦合动力学问题,利用一种三自由度驱动与测量机构连接天线臂与卫星平台并控制天线指向.通过该机构在卫星姿态控制系统中引入前馈控制来补偿反作用力矩,从而实现卫星平台与天线之间的解耦控制.在卫星姿态大角度机动条件下建立带有解耦机构的卫星-天线系统动力学模型.以该模型为基础设计姿态大角度机动的控制方案并进行仿真验证.仿真结果表明解耦控制方法将卫星姿态稳定度提高了两个数量级.解耦控制方法能大幅增加天线振动的阻尼,有效提高卫星稳定度.     

加载螺旋天线的优化设计

采用螺旋式结构以及加载的方法可以使天线小型化和宽带化。研究了遗传算法和矩量法相结合的方法来快速优化设计宽带小型化加载法向模螺旋天线。采用基于曲线基函数和检验函数的矩量法来快速精确分析法向模螺旋天线，然后结合遗传算法对加载法向模螺旋天线上的加载集总元件的值、加载位置以及匹配网络参数进行一体化优化设计，并采用Sherman-Morrison-Woodbury公式来快速求解加载元件值和加载位置改变后的阻抗矩阵方程，提高了优化设计的效率。