大型可动式柱面天线结构设计与仿真分析

发布时间：2022-07-02 11:20

　　射电天线是空间探测、暗能量观测、行星际探测等天文研究的重要装备。然而,为提高灵敏度、分辨率及观测时间,天线面临大面积、可转动需求,由此给射电天线的结构设计不断提出了新的挑战。本文主要以IPS（Interplanetary Scintillation,IPS）射电望远镜天线结构为研究对象,开展天线结构的新型设计研究。根据IPS射电望远镜技术需求,提出一种基于“两心重合”原理的大型可动式柱面天线的总体方案。分析天线结构特点、转动特性及其馈电特性,明确技术指标,指出结构轻量化、驱动协同化、测姿在线化等关键技术与设计难点。具体研究结构轻量化方法,引入索-桁架组合结构构型,包括劲性索、预应力索和张弦梁结构,设计射电望远镜天线反射体结构模块,通过初步的力学分析,验证反射体结构设计的合理性;引入拱形原理,开展斜拉索式、龙门架式、拱梁式等馈源支撑模块的设计与力学分析,获得了馈源支撑结构的拱梁式结构;引入桁梁结构体系,设计等强度天线座。结合力学分析,进行各部件拓扑优化,使各模块结构较好地满足轻量化设计需求。最后,对天线结构整体进行力学分析与仿真,完成天线结构重力、风载与雪载等多工况的静力学仿真分析和动力... 

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 大型抛物柱面天线研究现状
        1.2.2 大型柱面天线现状分析
    1.3 主要研究内容
        1.3.1 研究基础
        1.3.2 主要研究内容
第二章 天线阵结构总体设计
    2.1 天线阵结构需求分析
        2.1.1 主要技术指标
        2.1.2 工作环境需求
    2.2 天线结构总体方案
        2.2.1 天线设计原则
        2.2.2 天线选型分析
        2.2.3 天线设计原理
        2.2.4 天线阵单元
    2.3 天线结构关键技术研究
        2.3.1 天线结构轻量化研究
        2.3.2 天线馈源支架设计
        2.3.3 天线姿态角测量
    2.4 本章小结
第三章 天线结构模块优化设计
    3.1 天线阵结构轻量化研究
        3.1.1 索—桁架结构
        3.1.2 反射体结构构型
        3.1.3 反射体结构力学分析
    3.2 天线阵馈源支架结构设计
        3.2.1 馈源支架结构设计方案
        3.2.2 馈源支架方案对比
        3.2.3 馈源支架结构有限元分析
    3.3 天线座及其它结构设计
        3.3.1 天线座结构设计
        3.3.2 反射面结构设计
    3.4 本章小结
第四章 天线阵结构力学分析
    4.1 天线载荷分析
        4.1.1 风载荷分析
        4.1.2 冰雪载荷分析
        4.1.3 有限元工况
    4.2 天线结构有限元模型建立
        4.2.1 结构单元选取
        4.2.2 有限元模型
    4.3 天线结构静力学分析
        4.3.1 重力载荷计算分析
        4.3.2 风载荷计算分析
    4.4 天线结构模态分析
    4.5 本章小结
第五章 天线姿态角测量实验研究
    5.1 姿态角测量方法分析
    5.2 测姿测向仪工作原理
        5.2.1 GNSS信号
        5.2.2 几何原理
        5.2.3 基线方向矢量原理
    5.3 天线姿态角测量方案
        5.3.1 方案设计
        5.3.2 验证性实验
        5.3.3 实验结果分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要工作总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
作者在攻读期间发表的学术论文及参加的科研项目



本文编号：3654274