星载毫米波反射面天线结构

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1、万方数据第23卷第5期空间科学学报vol23，No．52003年9月cHINESEJ()URNALOFSPAc¨ScIENaEs。pt-，2003星载毫米波反射面天线结构叶云裳(中国空间技术研究院北京l00086)摘要‘L神舟4譬”飞船的多模态微波辐射汁天线的工作频率跨到毫米波段这在我国过去的航天器天线中尚未遇到采用了计算机机电热体化设计手段，从捌料的选择入手，把最侍的电性及结构设计、先进有效的制造、榆测与装配技术有机地融为‘体之后，保证了天线昂终的高精度指标本文从高精度反射面天线的要求fH发，从设计、分析、实现以及验证多方面说明星载反射面天线形面高精度的控制与实现关键词毫米波；

2、微波辐射计；反射而天线；碳纤维增强复合材料；计算机集成设计、、／l仁、．1引言由于可见光、红外遥感的一些局限性，迫切要求微波遥感在卫星上廊用．“神舟4号”(sz4)飞船主载荷的微波遥感系统是我国第一个在航天器上应用的微波遥感系统．其中，微波辐射计天线由于工作频率跨到毫米波段对反射面形面精度要求十分高．这在我国过去的航天器天线中尚未遇到．采用了计算机机电热一体化设计手段，从材料的选择入于，把最佳的电性及结构设计、先进有效的制造、检测与装配技术有机地溶融为一体之后，保证了天线最终的高精度指标．本文从没计、分析、实现以及验证多方【卸说明星载毫米波反射面天线形面高精度的控制与实现．2反射

3、面形面和天线结构系统的均方根偏差sz一4上的多模态微波遥感器天线都为抛物反射面在此以主焦抛物面为例分析并不失般性．反射面几何如图1所示，有下列关系：stn妒=若％，。生：!12~／4，2+r21tan詈=丢(·)22，⋯式中，咖是馈源入射射线与反射面对称轴问夹角，，为抛物反射面焦距，r反射而卜投射点到对称轴的径向距离．反射面板的个别点位移对电性能影响是不重要的．假设反射面2003一o}12收到原稿，200}05—20收到修定稿万方数据380卒间科学报23卷———————————————————————————————————————————————————————————————

4、———一—————————————————————一某点J因变形位移到一如罔1所示．它的轴向位移和法向位移分别以”轴和△n来表示．般用半光程差6的均方根值来衡量对电性能影响．又设J点在3个正交轴方向的位移分别为“，”，w，则有咖、妒△n==二叫。。8i一【“。08妒+”81n妒)8i11i二==训轴。08i‘d=[”沁c。s妒+”sin妒)tan；]!±≯=”轴三±；!业其中，“，轴=”一(u∞s妒+”sin妒)tan；，表示J点轴向位移．uc。s妒+”sin妒，表示点J的径向位移分量△r(即r向分量)一般山半光程差d计算的形面的均方根偏差}，有式中f2”f””(d(妒，，)￡)

5、。，(≯：，)，d，d妒JoJol，(妒，r)rdrd妒』i”』：⋯ac妒，r，，c妒，，，，a，d，Ji”』：“，e，，r，rara妒d为半光程差6在口面上的算术平均，rIn为口径半径，口。为反射面最大照射夹角，，(妒，r)为口径照射函数，这里作为加权因子．如果由离散点求和代替积分，并假设离散点在口面上是均匀分布的，即每点所代表的【lli积元相等，则式中Ⅳ∑以，(％n)i=圭}—一∑，(％R)t=l(6)Ⅳ为离散点的总数．如果在(3)和(5)式中把焦点位移和馈源偏置考虑进去便可得到反射面结构系统总的均方根值．因此，除反射面板引起的半光程差之外，还应包括馈源偏置．它是馈源横、纵和

6、旋转三部分引起面板各点等效的半光程差，6总=d+5横十6纵+6转(7)万方数据5期叶云裳：星载毫米波反目{而灭线结构38l—————————————————————————————————————————————————一——一——图1抛物反射面及形面偏差示图F唱l10ler甜ceofp甜abo№r胡ec协r』7轴向假设馈源的横纵偏为”焦，w焦旋转为p焦它们引起的回板半光程差经推算，可由下式表示：，妒l—cos妒6横2”焦‘”i——i—一．73““妒～焦顼妒了巧”“妒一1cos移r2。纵=一Ⅲ焦——1_=叫焦i芦i干—再，嘻=一‰，tan；∑产(-+tan2；)sin妒=^，(寺

7、)3si叩(8)将(8)式代入d。中有呛=m焦志sin妒一w焦≯≥飞，(寿)3s·n妒(9)式中，第l项为反射面匝板自身位移引起的半光程差，后3项均为焦点(馈源)偏离引起的面板上各点的半光程差，冈此系统半光程差均方根偏差有式中弘船羔f10)同样，也可以用离散点求和形式替代上述积分表示本节所列公式是非接触式电子经纬仪进行形面误差分析与数据处理的基础．这些公式在非接触式电子经纬仪的反射面组装和形面精度测量中都会用到．万方数据382空问科学学报一—————————一——————————