大型星载薄膜天线结构—热—电磁耦合问题分析

文章首先对国内外现有空间可展开天线的结构形式进行了概述,详细介绍了国外几种大型充气薄膜天线的发展现状。在此基础上,分析了我国在星载可展开天线结构设计方面所存在的不足之处,针对目前天线结构设计中存在的问题,指出了研究天线机电耦合问题的必要性及其重要意义。基于大型星载可展开天线的机电耦合特性,采用顺序耦合的求解方法对口径为12m和108m的星载抛物面天线进行了结构—热—电磁耦合初步分析。 研究中采用参数化建模的方法用ANSYS软件对大型可展开抛物面天线进行有限元建模,然后通过程序转换的方法将所建天线的有限元模型转入到IDEAS软件中,应用其中的TMG模块计算天线在地球同步轨道上运行时几个关键时刻点的温度值。基于ANSYS软件的多场耦合运算功能,对天线反射面进行热变形求解运算,得到不同时刻天线有限元节点的热变形位移量。采用最小二乘法来对变形后的天线有限元节点进行抛物面拟合。通过对常用电磁分析软件的研究,采用FEKO电磁分析软件对变形前和变形后的抛物面天线进行分析计算。 从分析结果可以看出,由于太阳温度的影响,天线主瓣变宽,副瓣升高。在远副瓣位置,天线方向图受热变形的影响较大,而对主瓣影响很小。仿真结果与实际情况相吻合,说明了分析方法的合理性。