[发明专利]一种赋形网状天线预张力计算方法

说明书

本发明公开了一种赋形网状天线预张力计算方法，用于计算空间赋形网状天线展开结构或空间赋形网状天线非展开结构的网面单元预张力，包括如下步骤：以桁架中心为基准，以桁架轴向为z轴，以桁架径向为x轴，利用右手定则建立x、y、z轴空间直角坐标系，并根据预设的平均预张力，计算中层索网的网面预张力；根据中层索网的网面预张力，计算上层索网的网面预张力；根据中层索网和上层索网的网面预张力，计算下层索网的网面预张力。本发明通过对三层赋形网状天线进行张力计算，使得电磁波反射网的不同区域具有一定的凹凸性，弥补了传统预张力计算方法的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种赋形网状天线预张力计算方法，尤其适用于近地卫星探测，属于天线型面设计技术领域。

背景技术

由于航天科学技术的不断进步，载人航天、深空探测等航天活动对星载天线反射器提出了更高的要求，如更大口径、高型面精度、高收纳比、质量较轻等，但受到运载工具的承载能力的限制，大体积的天线是无法放进载荷舱内的，因此，大型星载天线多采用可展开结构来解决这一问题。目前，可展开天线的装配和测试等过程主要在地面完，在发射航天器时，将可展天线折叠并且和卫星一同装在整流罩内，当航天器进入预定轨道后，通过动力控制装置驱动将可展天线展开到工作状态。

为了满足给某固定地面区域进行通信服务，满足全向辐射功率(EIRP)和G/T值是对天线的基本要求，因此，天线必须进行赋形。

现有的预张力计算方法都是针对双层索网结构的网状天线，网面均为抛物面，且绳索单元都只承受拉力，所以，传统的预张力算法无法实现电磁波反射网面上部分节点处的张力为负。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种赋形网状天线预张力计算方法，通过对三层赋形网状天线进行张力计算，使得电磁波反射网的不同区域具有一定的凹凸性，弥补了传统预张力计算方法的缺陷。

本发明的技术解决方案是：

一种赋形网状天线预张力计算方法，所述赋形网状天线包括上层索网、中层索网、下层索网、桁架和绳索；桁架采用空心圆柱状架体结构且其轴向依次设有上层索网、中层索网和下层索网，上层索网和下层索网的节点均通过绳索与中层索网的节点连接，用于保持中层索网网面形状；

其计算方法，包括如下步骤：

S1：以桁架中心为基准，以桁架轴向为z轴，以桁架径向为x轴，利用右手定则建立x、y、z轴空间直角坐标系，并根据预设的平均预张力，计算中层索网的网面预张力；

S2：根据中层索网的网面预张力，计算上层索网的网面预张力；

S3：根据中层索网和上层索网的网面预张力，计算下层索网的网面预张力。

在上述的一种赋形网状天线预张力计算方法中，所述S1中，预设上层索网、中层索网和下层索网均为静力平衡状态，相应的受力平衡方程为：

式中，i表示节点编号，m表示与节点i相连的绳索的总数，T_ij表示绳索单元的内力，l_ij表示绳索单元的长度，x_i、y_i、z_i表示节点i的坐标；

式(1)和式(2)改写为：

M_2n×rT_r×1＝0 (5)

其中，M是索网结构的力平衡系数矩阵，T是网面绳索张力组成的列向量，

n为网面的自由节点个数，r为网面单元个数；