深空大天线结构设计关键技术

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1、万方数据第27卷第3期2011年6月电子机械工程Electro——MechanicalEngineeringV01．27．No．3Jtm．20ll深空大天线结构设计关键技术+庞毅(中国电子科技集团公司第三十九研究所，陕西西安710065){声要：深空大天线具有口径大、精度高、通常采用波束波导馈电方式等特点，因此在天线的结构设计中必须考虑一些特殊问题。文中根据实践经验对这些关键技术(如天线座型式、天线反射面重力变形等)问题进行了归纳和分析，供大家参考和研究。关键词：深空探测；大天线；波束波导；天线结构设计中图分类号：TN82文献标识码：A文章编号：1008—5300(2011)03—0028—0

2、3KeyTechnologiesofLargeAntennaMechanicalDesignPANGYi(The39thResearchInstituteofCETC，Xi7an710065，China)Abstract：Thelargeantennaofdeepspacehasthecharacteristicsofla学aperture，hishprecisionandelectricityfeedbackbybeamwaveguide．Therefore，$onlespecialpmblen皓mustbeconsideredinthedesignoftheantenna．Thispape

3、rsummarizesandanalysesthesekeytechnologies(such鹅typeofantennapedestal，antennareflectorde-formationduetogravity，ere．)accordingtopracticalexperience，providingreferenceforfurtherresearch．Keywords：deepspacedetection；largeantenna；beamwaveguide；antennamechanicaldesign引言1天线座型式的选择随着美国机遇号、勇气号火星探测器在火星成功登陆，卡西尼

4、号探测器飞抵土星并成功释放惠更斯号探测器在土卫六着陆，深空探测越来越成为全球瞩目的焦点。我国继载人航天之后也制订了深空探测的长远规划，探月工程的启动标志着我国深空探测的开始，以后还要逐步进行对火星以及更远目标的探测。深空探测的目标距离远、信号弱，离不开超大口径的高精度天线。美国的深空网(DSN)主要由分布在地球三个点的多个34In天线和70m天线组成⋯。目前国外最大口径的天线是100m轮轨式天线。我国在探月工程中建造了40m和50m天线，即将建成的是35m和64Ill天线。随着深空探测的进一步深入，未来可能还会建造更大口径的天线。在天线结构设计中，口径的增大并不仅仅是几何尺寸的简单增加，它会带

5、来许多意想不到的问题。本文把在研制过程中所遇到的许多关键技术问题进行了归纳和分析，以供参考。·收稿日期：2010—12—07·28·大口径天线的天线座有转台式和轮轨式两种型式可供选择，这两种天线座的特点见表l。转台式天线座的尺寸主要受方位回转轴承直径的限制。目前国内最大的方位回转轴承直径为6m左右，最大能用于50m天线，更大口径的天线就只能采用轮轨式天线座了。不管采用转台式还是轮轨式天线座，天线的支撑方式对天线的变形影响很大。转台式天线座有两种形式：一种是两侧双叉臂式，如图1所示；另一种是中间大齿轮式，如图2所示。两侧双叉臂式用两个随俯仰转动的叉臂支撑天线，天线除自重外，不受其他外力，所以天线

6、面的变形小而均匀，较容易采用“保型设计”来保证反射面精度。而中间大齿轮式天线中心体左右两侧为支撑点，中间悬挂大齿轮和配重，天线除了自重外，还受到大齿轮的拉力，所以天线面的变形较大而且不均匀，难以采用“保型设计”来保证反射面精度。所以高精度天线应选用两侧双叉臂式转台天线座。中间大齿轮式转台天线座的优点是整体重量较双叉臂式轻，结构较简单，成本较低，适用于对反射面精度要求不太高的天线。万方数据第27卷第3期鹿般：深窜太天线结构设计关键技术产昌设计表1转台式和轮轨式天线彦的特点圈l两侧口卫臂式转台天线圈2中闯^齿轮式转台天线靶轨式天线座适用于特大口径天线．见图3。因为其轴系精度靠调整保证．而且轴系的垮

7、jI巨很大．所以比较容易将轴系精度调整到{匣高的水平。但是轮轨式天线中间都悬挂大齿轮和配甫，所以时天线面的精度影响较大。常只需在最常用的』=作仰角P进行吻合，即可在整个工作仰角范咽内都满足精度要求。但对于大口径、高精度的天线，只在一个仰角进行吻合不能满足要求，必须在多个仰角进行吻台，然后随着仰角的变化及时调整剐反射面的位置。关键是在各仰角下能否吻合出一个满足精度要求的新抛物面。这除了与背架设计有关