[發(fā)明專(zhuān)利]一種星載靜電成形薄膜反射面可展開(kāi)天線電極方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410374229.1
• 申請(qǐng)日: 2014-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104143696B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉超;段寶巖;張逸群;杜敬利;楊東武;楊癸庚;谷永振;姜文明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q15/14
• 分類(lèi)號(hào): H01Q15/14
• 代理公司: 西安吉盛專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司61108
• 代理人: 張培勛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)天線技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種星載靜電成形薄膜反射面可展開(kāi)天線電極方法，用于控制星載靜電成形薄膜反射面天線的電極制作、安裝精度。

背景技術(shù)

隨著航天科技活動(dòng)的快速發(fā)展，對(duì)星載可展開(kāi)天線也提出了越來(lái)越高的要求，具體表現(xiàn)在大口徑和高精度兩個(gè)方面。例如，NASA的下一代星載氣象雷達(dá)要求口徑達(dá)到35m，頻率高達(dá)35GHz(天線在軌形面精度要求達(dá)到0.17mm)。而未來(lái)通信、對(duì)地遙感探測(cè)等領(lǐng)域也對(duì)大口徑、高精度的星載天線有著潛在的需求。然而目前發(fā)展較為成熟的星載反射面天線都難以同時(shí)滿(mǎn)足大口徑、高精度的要求。為此，迄今出現(xiàn)了靜電成形薄膜反射面、充氣壓電薄膜反射面以及形狀記憶聚合物充氣混合可展開(kāi)天等多種新概念天線。靜電成形薄膜反射面可展開(kāi)天線，在面密度、展開(kāi)性能以及在軌熱環(huán)境下的面形維持等方面，具有突出的優(yōu)勢(shì)，因此受到了多個(gè)國(guó)際宇航研究機(jī)構(gòu)的高度關(guān)注和廣泛研究。靜電成形薄膜反射面天線(EMR)是通過(guò)分布高壓電極和接地鍍金屬薄膜之間形成靜電場(chǎng)，由靜電力控制薄膜表面形狀的一種主動(dòng)反射面。自上世紀(jì)70年代末以來(lái)，國(guó)內(nèi)外很多研究機(jī)構(gòu)都已開(kāi)展了對(duì)EMR的研究。2004年，美國(guó)SRS.technologys公司和Northrop?Grumman公司首次進(jìn)行了應(yīng)用性研究，并制作了口徑5m的原理樣機(jī)。靜電成形薄膜反射面可展開(kāi)天線總體結(jié)構(gòu)，由astromesh結(jié)構(gòu)、薄膜支撐環(huán)、鋪設(shè)在astromesh結(jié)構(gòu)前索網(wǎng)上的高壓控制電極、接地薄膜和多通道供電系統(tǒng)組成。為了減輕整個(gè)天線系統(tǒng)的質(zhì)量、保持系統(tǒng)的可展開(kāi)性能，高壓控制電極由柔性鍍金屬的聚酰亞胺薄膜材料制作而成。而柔性電極的制作、安裝精度會(huì)嚴(yán)重制約靜電成形薄膜反射面的形面精度控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)靜電成形薄膜反射面可展開(kāi)天線的高壓電極制作安裝精度制約薄膜反射面成形精度的問(wèn)題，提出一種能控制電極制作和提高安裝精度的星載靜電成形薄膜反射面可展開(kāi)天線電極方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種星載靜電成形薄膜反射面可展開(kāi)天線電極方法，其特征是：至少包括如下步驟：

步驟101：根據(jù)電極的形狀以及剛度要求，進(jìn)行索膜組合結(jié)構(gòu)整體形態(tài)設(shè)計(jì)；

步驟102：依據(jù)步驟101將索網(wǎng)和薄膜分離放樣制作；

步驟103：根據(jù)索網(wǎng)的形態(tài)設(shè)計(jì)結(jié)果，對(duì)索網(wǎng)進(jìn)行放樣裁剪，并對(duì)索段進(jìn)行編號(hào)；放樣裁剪時(shí)，對(duì)索長(zhǎng)和索力全部進(jìn)行精度測(cè)量控制加工；

步驟104：根據(jù)薄膜的形態(tài)設(shè)計(jì)結(jié)果，給薄膜拼接曲面布置裁剪線，并運(yùn)用編制的展平程序?qū)⒉眉羝蛊剑玫綇埦o狀態(tài)的裁剪片的展平坐標(biāo)，并保存結(jié)果；

步驟105：根據(jù)薄膜裁剪片的展平結(jié)果，對(duì)展平的裁剪片施加形態(tài)分析應(yīng)力，然后利用編制的應(yīng)力釋放程序，釋放裁剪片的應(yīng)力，得到裁剪片的無(wú)應(yīng)力放樣坐標(biāo)；

步驟106：根據(jù)裁剪片的放樣坐標(biāo)，從kapton平面鍍金屬的薄膜上裁剪三角形電極，并編號(hào)；裁剪三角形時(shí)，留出粘接余量，并在三角形電極上標(biāo)記和索網(wǎng)鏈接的裝配線，并從未鍍金屬的kapton裁剪薄膜電極絕緣搭接縫；

步驟107：制作電極安裝定位模板的圖樣，根據(jù)步驟104得到的展平坐標(biāo)，采用PVC材料將裁剪片的展平圖1:1打印；

步驟108：將打印的裁剪片展平圖平整、無(wú)應(yīng)力的粘接到木質(zhì)或金屬平板之上；

步驟109：根據(jù)粘接圖樣，在平板上打φ0.5-1.0mm的定位孔；

步驟110：將三角形薄膜電極的三個(gè)端點(diǎn)分別固定于對(duì)應(yīng)的前索網(wǎng)的三個(gè)端點(diǎn)之上；

步驟111：對(duì)于第一個(gè)三角形電極，將索網(wǎng)的三個(gè)端點(diǎn)固定于電極安裝定位模板的定位孔上，使索網(wǎng)和薄膜處于張緊狀態(tài)；然后將根據(jù)三角形電極定位線使其和索網(wǎng)的三條邊連接固定在一起，并保持張緊狀態(tài)一定時(shí)間使得薄膜和連接牢固；然后將索網(wǎng)從定位模板上取下松開(kāi)；

步驟112：根據(jù)步驟110和步驟111所述的操作方法，按順序?qū)⑺腥切伪∧る姌O一一連接到前索網(wǎng)之上；

步驟113：根據(jù)設(shè)計(jì)的電極布局方案，在三角形電極背部將電極連通到相應(yīng)的供電通道，并編號(hào)；

步驟114：將前索網(wǎng)、后索網(wǎng)和豎向調(diào)整依次連接起來(lái)，然后將供電線按編號(hào)連接到供電系統(tǒng)之上。

所述步驟104包括如下步驟：

步驟201：根據(jù)空間曲面三角形網(wǎng)格形式，將單元拓?fù)潢P(guān)系和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)寫(xiě)成指定的格式；

步驟202：任意假定空間曲面的投影平面幾何，一般可取平面幾何為投影平面，令r＝0；

步驟203：計(jì)算空間曲面上的第j個(gè)網(wǎng)格線長(zhǎng)度S_j；