[發(fā)明專利]一種周邊桁架式索網(wǎng)天線網(wǎng)面構(gòu)型確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911083708.7
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN110911848B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何柏巖;蔣行
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: H01Q15/16
• 分類號: H01Q15/16;G06F30/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 潘俊達

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種周邊桁架式索網(wǎng)天線網(wǎng)面構(gòu)型確定方法，包括如下步驟：S1、輸入天線參數(shù)；S2、設(shè)計內(nèi)部索網(wǎng)；S3、設(shè)計邊界索段；S4、邊界索段拓撲優(yōu)化；S5、組裝網(wǎng)面構(gòu)型。通過將網(wǎng)面構(gòu)型分為內(nèi)部索網(wǎng)和邊界索段，可以根據(jù)不同周邊桁架結(jié)構(gòu)生成滿足反射面形面精度要求、滿足靜力確定性且索段總長度最短的周邊桁架式索網(wǎng)天線網(wǎng)面構(gòu)型。其中，通過步驟S2設(shè)計的內(nèi)部索網(wǎng)滿足了天線的形面精度要求；通過步驟S3設(shè)計的邊界索段參數(shù)滿足結(jié)構(gòu)靜力確定性條件；通過步驟S4對邊界索段連接拓撲進行優(yōu)化設(shè)計，獲得了使索網(wǎng)結(jié)構(gòu)索段總長最小的連接拓撲。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種周邊桁架式索網(wǎng)天線網(wǎng)面構(gòu)型確定方法。

背景技術(shù)

周邊桁架式索網(wǎng)天線具有質(zhì)量輕、收納率高、適應口徑范圍大等優(yōu)點，是一種理想的大型星載可展天線結(jié)構(gòu)樣式。索網(wǎng)天線的反射面是由金屬反射絲網(wǎng)附著在索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)面上形成的。因此，可以將索網(wǎng)天線的表面看作是由一系列的小面片拼合而成的，這些小面片的大小和形狀不僅與天線電性能息息相關(guān)，也直接決定了其支撐索網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式。

周邊桁架式索網(wǎng)天線的網(wǎng)面構(gòu)型設(shè)計類似于機械產(chǎn)品的概念設(shè)計，是聯(lián)系天線電性能和結(jié)構(gòu)性能的紐帶，從根本上決定了周邊桁架式索網(wǎng)天線的性能優(yōu)劣。為延伸索網(wǎng)周邊桁架式索網(wǎng)天線的應用領(lǐng)域，必須設(shè)法提高周邊桁架式索網(wǎng)天線的形面精度和尺寸穩(wěn)定性，同時降低索網(wǎng)中索段總長度，減輕索網(wǎng)總體質(zhì)量。

AG.Tiber在文獻Optimal design of tension truss antennas中，利用力密度法結(jié)合麥克斯韋準則，建立在給定支撐邊界下具有靜力確定性、極小長度的網(wǎng)面構(gòu)型的生成方法。該方法的不足之處在于，無法適應不同的周邊桁架結(jié)構(gòu)，因此不具有通用性。

西安電子科技大學申請的專利“索網(wǎng)反射面天線靜力確定性網(wǎng)面拓撲構(gòu)型生成方法”，公開了一種索網(wǎng)反射面天線靜力確定性網(wǎng)面拓撲構(gòu)型生成方法。該方法利用麥克斯韋準則結(jié)合最優(yōu)約束匹配方法，找出任何幾何分段數(shù)對應的所有靜力確定性網(wǎng)面構(gòu)型。該方法的不足之處在于，沒有考慮各個拓撲之間的差異性，因此無法在生成的網(wǎng)面構(gòu)型中進行優(yōu)化選擇。

Liu Wang，Li Dongxu和Jiang Jianping在文獻General Mesh ConfigurationDesign Approach for Large Cable-Network Antenna Reflectors中，通過引入不同的邊界索段連接拓撲，得到具有不同表面精度的網(wǎng)面構(gòu)型。該方法的不足之處在于，生成的天線結(jié)構(gòu)不滿足靜力確定性，因此無法保證天線結(jié)構(gòu)的長期尺寸穩(wěn)定性。

Zuowei Wang，Tuanjie Li和Xiaofei Ma在文獻Method for GeneratingStatically Determinate Cable Net Topology Configurations of Deployable MeshAntennas中，通過引入邊界索段設(shè)計參數(shù)，推導出了滿足靜力確定性網(wǎng)面構(gòu)型的邊界索段設(shè)計參數(shù)的解析解，并給出了周邊桁架式索網(wǎng)天線與傘式索網(wǎng)天線的14種靜力確定性的網(wǎng)面構(gòu)型。該方法的不足之處在于，沒有考慮各個拓撲之間的差異性，因此無法在生成的網(wǎng)面構(gòu)型中進行優(yōu)化選擇。

現(xiàn)有的技術(shù)存在的問題主要包括以下三個方面:(1)無法適應不同的周邊桁架結(jié)構(gòu)，不具有通用性；(2)生成的天線結(jié)構(gòu)不是靜力確定性的，無法保證天線結(jié)構(gòu)的長期尺寸穩(wěn)定性；(3)沒有考慮不同連接拓撲的區(qū)別，無法對網(wǎng)面構(gòu)型進行優(yōu)化。

綜上可知，相關(guān)技術(shù)存在缺陷，亟待完善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種周邊桁架式索網(wǎng)天線網(wǎng)面構(gòu)型確定方法，將網(wǎng)面構(gòu)型分為內(nèi)部索網(wǎng)和邊界索段兩部分進行設(shè)計，可以根據(jù)不同周邊桁架結(jié)構(gòu)生成滿足反射面形面精度要求、滿足靜力確定性且索段總長度最短的周邊桁架式索網(wǎng)天線網(wǎng)面構(gòu)型。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：