[发明专利]一种星载反射面天线在轨指向热补偿方法

说明书

本发明公开了一种星载反射面天线在轨指向热补偿方法，S1构建星载反射面天线的电磁仿真模型，获取其常温状态下的标准辐射方向图；S2获取星载反射面天线的参照温度场参数；S3构建有限元模型，获取不同工况下天线热变形后的结构外形参数；S4基于结构外形参数获取相对应的形变辐射方向图，得到不同温度场下的天线增益值、指向角度变化；S5获取当前在轨温度遥测数据，分析并得到当前温度场参数，查找得到指向角度变化；S6上注天线指向角度修正指令。本发明有效解决了星载反射面天线在轨期间经受极端温度环境引起的指向偏差影响，提高了天线在轨指向精度，满足星载大口径反射面天线在极端温度环境下高精度指向通信的需求。

技术领域

本发明属于星载反射面天线领域，尤其涉及一种星载反射面天线在轨指向热补偿方法。

背景技术

在卫星工程中，需要研制大口径反射面天线，以满足卫星对地指向通信要求。通过分析，天线在轨期间会面临极端恶劣的温度环境，预计最低温度-200℃，最高温度+100℃，高低温温差极大。由于剧烈的温度变化，可能会导致大口径反射面出现较严重的变形，进而会导致天线辐射性能变化，使天线波束指向偏离原设计目标，影响大口径反射面天线对地指向通信效果。

针对星载反射面天线在轨极端温度环境影响，目前尚未引起足够的重视。多数情况在天线反射面上不设置测温点。即使设置了测温点，也仅作为辅助监测舱外温度用，并未对温度影响进行深度的干预。部分卫星型号由于工作频率高、反射面口径大，意识到反射面在轨工作时受到温度影响而产生形变，采取了部分应对措施。比较常见的做法是仿真分析反射面天线在轨极限温度，分析反射面加工工艺和结构材料是否可满足该温度条件，并进行高低温交变试验验证。第二种做法是首先分析在轨温度条件，然后对天线开展方向图性能影响分析，评估极端温度影响的程度，一般利用天线通信系统的设计余量来抵消热环境影响，并未进一步对在轨温度影响进行量化控制。

近年来随着卫星通信天线、遥感天线，尤其是深空探测通信天线对天线工作频率和天线口径需求的逐渐提高，反射面天线口径越来越大，天线波束更窄，在轨空间热环境对天线指向的影响更加严峻。因此需要一种有效的方法来准确评估反射面天线在轨工作时经受的温度环境影响，并采取量化控制措施，尽可能消除在轨环境温度对反射面天线指向性能的影响。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种星载反射面天线在轨指向热补偿方法，以解决因极端高低温环境产生热变形对天线辐射性能尤其是对天线指向角度影响的技术问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种星载反射面天线在轨指向热补偿方法，包括如下步骤：

S1：构建星载反射面天线的电磁仿真模型，并获取星载反射面天线常温状态下的标准辐射方向图；

S2：基于星载反射面天线在轨的热边界环境条件，计算不同工况下的温度场分布，得到星载反射面天线的参照温度场参数；

S3：构建星载反射面天线结构的有限元模型，基于参照温度场参数，获取不同工况下星载反射面天线热变形后的结构外形参数；

S4：基于结构外形参数计算并获取相对应的形变辐射方向图，将形变辐射方向图与标准辐射方向图进行逐一对比，得到在轨不同温度场下的星载反射面天线的增益值变化以及相对应的指向角度变化，并存储得到变化统计表；

S5：获取星载反射面天线当前在轨的温度遥测数据，分析并得到当前温度场参数，在变化统计表内查找与当前温度场参数相近或相同的参照温度场参数，获取当前星载反射面天线的指向角度变化；

S6：基于当前星载反射面天线的指向角度变化，上注天线指向角度修正指令，修正星载反射面天线的指向角度偏差。

进一步优选地，步骤S4与步骤S5之间还包括步骤S41:进行真空热变形试验，以不同工况下的参照温度场参数对星载反射面天线进行热变形测试，获取相对应的形变量，并与结构外形参数进行比对，以修正变化统计表。