110米高精度全可动反射面天线轨道不平度及其对指向精度的影响

发布时间：2017-10-18 11:30

  本文关键词：110米高精度全可动反射面天线轨道不平度及其对指向精度的影响

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【摘要】：随着天文观测和空间探索活动的日趋活跃,我国拟在新疆建造110米口径超大型全可动射电望远镜QTT(Qi Tai Telescope),建成后的110米射电望远镜将能感知所观测天区内更遥远、更暗弱的天体发出的电磁波,全面推进我国与世界射电天文事业的发展。对QTT天文望远镜而言,要求其工作频率范围为150MHz-115GHz,反映在天线指向精度上,要求重复指向误差低于1.19角秒。这对于自重近6000吨、高度达30层楼,反射面的面积相当于26个篮球场的庞大金属结构而言,其难度是可想而知的。影响天线指向精度的因素有两方面,一是天线本身,如反射体、座架的惯性与弹性变形,俯仰轴与方位轴系误差,方位轨道的不平度等。二是服役环境,如风、温度、雨雪等。本文主要研究轨道不平度及其对天线指向精度影响的问题,具体包括以下三个方面。1、提出了QTT轨道不平度的粗精混合描述模型。根据轨道不平度同时包含长周期慢变、短周期快变的特点,提出应用傅里叶级数描述前者、W-M分形函数描述后者的粗精混合描述思想,推导了具体的数学表达式。并将其应用于美国绿岸GBT100m、墨西哥50m以及北京密云50m射电望远镜方位轨道的描述,得到了较为满意的结果。2、建立了基于轨道不平度描述函数的QTT指向精度模型。针对影响QTT反射面指向精度的诸多因素,给出了相应的指向精度函数模型,进而导出了轨道不平度与天线指向误差的定量关系。为QTT轨道不平度的逆向工程设计奠定了理论基础。3、探讨了天线轨道设计指标的确定方法。基于上面关于轨道不平度对指向精度影响的定量关系,初步探讨了满足这种极高指向精度要求的方位轨道设计问题,给出了逆向设计的思想、方法及原则。为QTT轨道的工程设计奠定了基础。
【关键词】：射电望远镜(QTT) 轨道不平度 指向精度 指向误差模型
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN823.27;TH751
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-13
• 缩略语对照表13-16
• 第一章 绪论16-28
• 1.1 世界最大全可动高精度反射面天线QTT110m简介16-18
• 1.2 大型全可动高精度反射面天线的现状与发展18-26
• 1.2.1 几个典型天线简介18-19
• 1.2.2 不平度描述19-21
• 1.2.3 指向误差模型21-22
• 1.2.4 轨道结构与制造工艺22-26
• 1.3 本文主要工作26-28
• 第二章 轨道不平度描述28-50
• 2.1 引言28
• 2.2 轨道不平度的粗精混合建模28-30
• 2.3 轨道表面不平度的大尺度数学描述30-32
• 2.3.1 轨道不平度数据预处理30
• 2.3.2 傅里叶级数拟合30-32
• 2.4 轨道表面不平度的小尺度数学描述32-40
• 2.4.1 W-M函数模型32-38
• 2.4.2 分形维数识别方法的数值分析对比38-40
• 2.5 粗精混合模型重要参数确定方法40-49
• 2.5.1 模型中参数确定方法一42-43
• 2.5.2 模型中参数确定方法二43-47
• 2.5.3 实验与验证47-49
• 2.6 小结49-50
• 第三章 轨道不平度对天线指向精度的影响50-62
• 3.1 引言50
• 3.2 QTT110m天线坐标系的建立50-53
• 3.2.1 天线各坐标系数学描述50-51
• 3.2.2 不同坐标系之间转换关系51-52
• 3.2.3 无误差指向模型52-53
• 3.3 QTT110m天线指向精度分析53-60
• 3.3.1 轨道不平度对指向精度的影响分析53-57
• 3.3.2 轴系误差对指向精度的影响分析57-58
• 3.3.3 QTT110m天线指向误差模型58-60
• 3.4 实验与仿真60
• 3.5 小结60-62
• 第四章 QTT110m天线方位轨道设计指标的初步考虑62-68
• 4.1 引言62
• 4.2 天线指向误差影响因素62-63
• 4.3 基于高斯分布的轨道不平度与指向精度之间的关系63-67
• 4.3.1 轨道不平度工程数据特征分析63-64
• 4.3.2 由满足高斯分布的轨道不平度引起的天线指向误差64-66
• 4.3.3 由指向误差分配反推轨道不平度的容许值66-67
• 4.4 由轨道不平度容许值指导轨道工程实践的初探67
• 4.5 小结67-68
• 第五章 回顾与展望68-70
• 5.1 回顾68
• 5.2 展望68-70
• 附录 A70-73
• 附录 B73-76
• 附录 C76-78
• 参考文献78-84
• 致谢84-86
• 作者简介86-87

【参考文献】

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本文编号：1054672