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第1章 绪论1

1.1引言1

1.2反射面天线发展历史2

1.3国内外主要大型天线4

1.3.1国外主要反射面天线5

1.3.2我国主要反射面天线8

1.3.3国际主要面天线阵列11

1.4采用温控措施的典型天线13

1.5反射面天线热效应研究现状15

1.6反射面天线性能补偿方法16

1.6.1机械补偿方法17

1.6.2电子补偿方法18

1.6.3补偿方法对比20

1.7本书内容安排20

第2章 热变形补偿方案与温度传感器布局23

2.1热变形补偿技术方案23

2.2温度传感器布局设计24

2.2.1面板传感器布局方案26

2.2.2背架传感器布局方案31

2.2.3布局方案验证36

2.3天线日照温度场特性分析42

2.3.1日照温度场影响因素42

2.3.2日照温度场特性分析43

2.4天线日照温度仿真与分析45

2.4.1实验天线模型45

2.4.2日照温度仿真边界条件47

2.4.3温度仿真与实验结果51

第3章 反射面天线温度场计算及插值重构62

3.1热分析方法与软件62

3.1.1传热学理论62

3.1.2热分析软件64

3.2工程天线温度场计算过程66

3.2.1天线结构分析模型66

3.2.2天线热分析模型69

3.2.3热分析边界条件71

3.2.4温度场计算结果74

3.3反射面天线温度插值方法77

3.3.1插值基本原理77

3.3.2多项式插值方法79

3.3.3Kriging插值方法80

3.3.4距离反比加权插值方法80

3.3.5Barnes客观分析插值方法81

3.4插值方法特点与应用比较82

3.5基于插值的温度场重构应用与验证84

3.5.1重构验证方案与流程84

3.5.2线性温度场重构验证85

3.5.3实测温度场重构验证87

3.6基于测量和仿真数据的温度场预估89

3.6.1太阳照射工况89

3.6.2温度分布规律90

3.6.3温度预估流程91

3.6.4实验天线应用93

第4章 反射面天线热变形描述与电性能计算100

4.1结构位移场获取方法100

4.2热变形软件计算命令100

4.3结构热变形快速算法101

4.3.1快速矩阵算法101

4.3.2热变形基向量矩阵103

4.3.3快速算法验证103

4.4变形反射面拟合方法106

4.4.1抛物面拟合方法106

4.4.2赋形面拟合方法108

4.5面板和背架温度对面形精度的影响110

4.6结构网格与电磁网格的位移信息传递115

4.6.1三角形网格高斯积分点选取115

4.6.2三角形网格二次曲面方程构造117

4.6.3三角形网格节点法矢量构造119

4.6.4结构网格细化生成电磁网格120

4.6.5工程案例应用与分析121

4.7反射面天线热变形对波束指向的影响126

4.7.1主反射面变形126

4.7.2馈源横向移动127

4.7.3副反射面移动127

4.7.4副反射面转动128

4.8变形天线电性能计算方法与应用验证129

4.8.1小变形反射面天线129

4.8.2大变形反射面天线129

4.8.3指数误差项分段线性逼近130

4.8.4电性能近似计算方法134

4.8.5电性能近似计算流程137

4.8.6小变形天线应用案例138

4.8.7大变形天线应用案例140

第5章 热变形天线馈源位置和指向调整量计算143

5.1基于变形方向图的天线馈源调整量计算方法143

5.1.1最佳吻合与馈源三个位置143

5.1.2调整量反推模型及求解144

5.1.3工程案例应用与分析146

5.2基于馈源位姿误差的馈源调整量计算方法150

5.2.1馈源位置误差和指向误差150

5.2.2调整量反推模型及求解151

5.2.3工程案例应用与分析153

5.3馈源调整方法应用结论159

5.4天线伺服系统方位俯仰调整量计算方法160

5.4.1指向调整量计算方法160

5.4.2工程案例应用与分析163

第6章 反射面天线热变形补偿数据库匹配调用167

6.1数据相似性描述方法167

6.1.1最小二乘法167

6.1.2特征匹配法168

6.1.3模式匹配法168

6.2补偿数据库三重匹配调用方法169

6.2.1温度数据均方根误差匹配171

6.2.2温度数据相似性区域匹配171

6.2.3温度数据关键性区域匹配172

6.3工程案例应用173

6.3.1天线结构与传感器布局173

6.3.2温度数据匹配计算过程175

6.3.3电性能校核177

第7章 基于太阳入射角的天线热变形与电性能分析179

7.1面向大型天线的太阳入射角181

7.1.1太阳入射角定义181

7.1.2计算方法181

7.1.3应用案例183

7.2基于太阳入射角的机电热耦合分析方法185

7.2.1热分析软件概述185

7.2.2机电热耦合分析流程186

7.2.3天线结构模型与性能仿真187

7.2.4异构软件接口与数据传递187

7.3基于太阳入射角的天线温度场分析188

7.3.1反射面天线热辐射分析188

7.3.2热辐射分析结果与结论191

7.4基于太阳入射角的结构热变形分析193

7.4.1天线结构热变形模型193

7.4.2变形分析结果与结论194

7.5基于太阳入射角的天线电性能分析196

7.5.1面天线电磁建模196

7.5.2电性能分析结果与结论197

7.6面向大型天线的太阳辐射影响耦合分析软件199

7.6.1软件总体设计199

7.6.2软件开发环境200

7.6.3软件工作流程200

7.6.4软件界面设计202

7.6.5工程案例应用203

第8章 温度传感器安装方式与误差校准208

8.1温度传感器安装方式实验208

8.1.1实验器材选用209

8.1.2实验条件确定211

8.2传感器探头安装方式影响分析211

8.2.1探头三重胶装贴合影响212

8.2.2贴合位置导热材料填充影响215

8.3阴阳面区域传感器安装影响分析217

8.3.1实验环境模拟217

8.3.2实验数据分析217

8.4温度传感器误差分析与校准方法221

8.4.1主要误差来源221

8.4.2误差修正策略222

8.4.3传感器校准方法222

8.5采集误差对天线变形和电性能的影响224

第9章 天线反射面表面温控涂层影响分析228

9.1反射面天线温度控制方式228

9.1.1天线罩229

9.1.2背架包裹230

9.1.3温控涂层232

9.2表面温控涂层影响分析233

9.2.1桁架结构实验模型233

9.2.2实验工况介绍235

9.2.3实验数据分析236

第10章 温度采集硬件系统与软件平台239

10.1温度采集硬件系统239

10.1.1系统整体架构239

10.1.2硬件系统选型240

10.1.3硬件安装连接242

10.2温度采集与热补偿软件平台244

10.2.1温度测量平台概述245

10.2.2软件平台关键技术245

10.2.3测温软件开发流程246

10.2.4软件平台界面设计247

10.2.5热补偿调整量计算流程251

参考文献254