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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