基于3-RSR并联机构的混联式天线座架结构设计与仿真分析

发布时间：2020-06-06 05:25

【摘要】：无线通信实现了人们天涯若比邻的美好愿望,天线作为信号的收发装置在无线电传播的过程中发挥着重要的作用。其中天线座架支撑并调整天线反射面位姿,是天线系统的一个重要组成部分,其性能直接关乎天线通信质量的优劣。为满足新形势下天线构型的需求,本文基于并联机构提出适用范围更广的混联式天线构型,根据天线所需的各项性能指标,开展天线座架结构设计,并对其各项性能参数予以仿真分析,主要研究内容如下:分析现有多种天线座架的不足之处,根据天线各方面的性能需求,提出基于3-RSR并联机构设计天线座架;同时针对因并联机构自身特性所导致的运行时天线反射面存在伴随运动的问题,提出混联式天线座架构型,以拓展应用范围。对混联天线座架构型进行运动学分析及参数优化。运用螺旋理论分析机构的奇异位形;通过位置分析,建立极化机构与并联机构之间的运动关系;根据混联天线工作空间的需求,对混联天线的结构尺寸进行优化,并计算其工作空间;同时计算出机构的包络空间以及天线相位中心空间位置。开展混联天线座架结构设计,主要涉及极化机构、并联机构各支链以及动/定平台,运用Pro/E软件对其进行三维建模。设计混联天线传动系统,针对并联机构的运行特性和天线风载工况,提出混联天线机构风载施加方法,规划不同运行轨迹,借助Adams仿真获得混联天线所需驱动力矩。应用有限元软件对混联天线机构进行有限元分析。建立混联天线的风载工况和有限元模型,计算机构的薄弱之处;基于过渡件变形情况,拟合变形前后过渡件平面,计算出混联天线的指向精度;并对混联天线模态进行分析,获得混联天线十二阶固有频率。
【图文】：

第 1 章 绪 论1.1 课题背景及研究目的和意义自从 1894 年波波夫成功研制出无线电接收机，人类进入了无线信息传输时代天线成为人们沟通的桥梁。随着人们对天线的熟知与运用，天线的应用领域也越越广，人们对天线的各方面性能需求也有所提高，天线种类也变得多样化以适应同场合[1]，在通讯、雷达、导航、广播、电视等无线电设备等方面都有天线的身影[2~为了实现天线能够实现实时接收到卫星发射的信号或者天线能够对动态目标行实时跟踪等功能，需要天线具有方位、俯仰的姿态调整能力。天线座架是必不少的一部分，它是天线设备的支撑安装平台，也是天线的运动调控系统。然而目天线座架的机构样式却比较少[7，8]，传统的天线座架形式有三类，分别是极轴支撑架、X-Y 支撑座架和方位角-俯仰角支撑座架[9]，如图 1-1 所示，这些机构均基于联机构。

图 1-2 E. Gwinnet 娱乐并联装置 图 1-3 Pollard 并联喷漆机构1947 年，英国人Gough[26，27]为了测试飞机着陆时轮胎抗磨损的实际工况设计一种 6 自由度并联机构，并以该并联机构研发出一种六自由度轮胎检测设备，如图 1-4所示，该设备可以模拟飞机着陆时位姿变换而达到轮胎着陆的实际工况，1954 年，在伯明翰Dunlop工厂投入使用，直到 2000 年退出了历史舞台被送入英国国家科学和工业博物馆。1962 年，，美国 Franklin 研究所高级工程师 Klaus Cappel[28，29]在承担改造MAST任务时也独立发明类似的六自由度并联机构，并在 1964 年授权给飞行器模拟公司Link，诞生了世界首台飞行器模拟器，如图 1-5 所示。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH112;TN820

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本文编号：2699223