[发明专利]一种大型网状天线网面卸载方法

说明书

技术领域

本发明属于大型网状天线技术领域，具体地，涉及一种大型网状天线网面卸载方法，为大型网状天线在地面上准确测量型面误差以及大型网状天线的顺利展开提供了一种途径。

背景技术

随着我国卫星有效载荷技术的快速发展，对5米以上口径的大型高精度环形天线的需求日益明显。环形天线反射器由环形可展开桁架1、前张力网2、金属网3、后张力网4、张力阵5五部分组成，如图1所示。金属网3作为天线的反射面，具有严格的型面精度要求，而前张力网2和张力阵5为金属网3的型面保持提供支撑。

为了在地面上测试金属网在空间中的型面精度，传统方法采用理论计算的方式或者CupUp-CupDown的测试方法来抵消重力对金属网的影响。理论计算的方式要求对大型网状天线准确建模，并且需要准确输入大型网状天线的边界条件，而国内目前很难对大型网状天线进行准确建模，因此基本都采用CupUp-CupDown的方式。CupUp-CupDown是一种半实验半理论的方式，通过实验测量大型网状天线在CupUp和CupDown两种姿态下的型面误差，并通过这两种姿态下的型面误差，根据线性关系推算大型网状天线在空间零重力环境下的型面误差。然而，对于非对称网面的大型网状天线，CupUp和CupDown两种姿态下的型面状态与空间中的型面状态的关系是非线性的，因此CupUp-CupDown这种方式计算的结果并不准确。同时，对于口径为20米以上的大型环形网状天线，环形天线在展开的过程中就需要对网面进行卸载，否则环形天线很难顺利展开。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足，提供一种大型网状天线网面卸载方法，以实现在地面上准确模拟网面在零重力环境下的型面状态，从而实现在地面上对大型网状天线的网面进行准确卸载。

在根据本发明的方法中，根据力密度方法，设计出大型网状天线网面型面误差与网面卸载力的目标函数；由于卸载气球必须均匀分布在前张力网上，可以利用暴力搜索法通过目标函数得出气球在网状天线网面的最优分布以及卸载气球的理论浮力值；然后根据得到的卸载气球最优分布以及理论浮力值，采用步进法逐步改变每个卸载气球的浮力值，并实际测量该浮力值下的网状天线网面型面误差；通过气球浮力值与网面型面误差的曲线拟合，可以计算出大型网状天线网面卸载气球的实际浮力值。

根据上面得到的卸载气球的分布情况和实际浮力值，就可以对大型网状天线的网面进行充分卸载，可以在地面上准确地模拟网面在零重力环境下的型面状态。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案包括：

（1）假设在网状天线的前张力网的节点上均匀布置有多个卸载气球，确定当网状天线网面的理论卸载误差值最小时对应的气体数量N_o，其中，N_o为大于等于3的正整数；

（2）设置N_o个气球中每个气球的实际浮力值f_c''，使得当将该N_o个气球均匀布置在前张力网的节点上时，测量到的该网状天线网面的型面误差的值为零；以及

（3）将浮力值为f_c''的N_o个气球均匀布置在前张力网的节点上，进行网状天线网面的卸载。

优选地，步骤（1）具体通过以下方式实现：（11）列出在前张力网的节点上均匀布置卸载气球的各种可行方案中对应的气球的数量，计算与每一种气球数量值对应的网状天线网面的理论卸载误差值，并且（12）取与最小理论卸载误差值对应的气球数量值为N_o。

优选地，步骤（2）具体通过以下方式实现：（21）假设所述N_o个气球中，每个气球的预设浮力值为f_c'，所述预设浮力值f_c'根据下面的公式确定；将N_o个预设浮力值为f_c'的气球均匀布置在前张力网的节点上，测量这种状态下网状天线网面的型面误差RMS₀：

f_c'=kf_c（k>1），并且

其中，f_c为每个气球的理论浮力值；Mg为网状天线网面的重力值；RMS₀取沿网状天线网面的重力的方向为正，则此时RMS₀<0，并且每个气球卸载点处的卸载力为：F=f_c'；