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丝网印刷柔性薄膜天线力电性能表征

哈尔滨工业大学学报 2018年第5期50卷 18-23页

作者：胡建强李鹏戴福洪特种环境复合材料技术国家级重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150080

为降低天线结构重量、提高天线与结构一体化效率,制备了一种可卷曲且易与结构共形的柔性薄膜天线.基于天线基本理论和丝网印刷工艺技术设计并制备了薄膜微带准八木天线.将薄膜天线辐射层看作颗粒增强复合材料,利用Mori-Tanaka复合材料... 详细信息

为降低天线结构重量、提高天线与结构一体化效率,制备了一种可卷曲且易与结构共形的柔性薄膜天线.基于天线基本理论和丝网印刷工艺技术设计并制备了薄膜微带准八木天线.将薄膜天线辐射层看作颗粒增强复合材料,利用Mori-Tanaka复合材料细观力学方法预测其有效弹性模量,与拉伸叠加法结果吻合良好.基于内聚力模型,利用ABAQUS有限元分析软件模拟了薄膜天线基体/辐射层在90°剥离条件下的界面剥离过程,揭示了天线基体与辐射层之间界面破坏机理,得到薄膜基体/辐射层的界面剥离强度,通过90°剥离实验验证了内聚力模型的有效性.有限元得到的剥离强度为64N/m,与实测值误差为8.11%,吻合良好.最后,仿真和实验研究了柔性薄膜天线的反射系数和辐射方向图性能,仿真得到的薄膜天线谐振频率为3.02GHz,与实验谐振频率误差为2.37%,且在谐振频率处阻抗匹配良好.结果表明:本文设计制备的柔性薄膜天线具有良好的力学和电磁性能,在航空航天轻量化结构中有广泛的应用前景.

关键词：薄膜天线 Mori-Tanaka方法丝网印刷剥离强度电性能

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大型平面薄膜天线找形及张拉成形数值分析

机械工程学报 2020年第5期56卷 141-149页

作者：项平丁潇吴明儿从强邱慧林秋红同济大学建筑工程系上海200092 北京空间飞行器总体设计部北京100094

大型平面薄膜天线具有质量轻、收纳比高、环境适应性好等优点,在航天领域受到了愈加广泛的关注。针对一大型平面薄膜天线结构,考虑一级张拉与二级张拉两种张拉系统,利用ANSYS有限元软件对该薄膜天线进行了找形分析,并分别推导了两种张... 详细信息

大型平面薄膜天线具有质量轻、收纳比高、环境适应性好等优点,在航天领域受到了愈加广泛的关注。针对一大型平面薄膜天线结构,考虑一级张拉与二级张拉两种张拉系统,利用ANSYS有限元软件对该薄膜天线进行了找形分析,并分别推导了两种张拉系统计算薄膜花边索形状的理论公式。利用找形分析的结果,在ABAQUS软件中建立了张拉成型分析模型,探究在张拉过程中,考虑拉索和花边索套之间摩擦力的情况下,膜面和拉索的应力状态。研究结果表明,在考虑摩擦力的情况下,膜面应力会有所增大,与此同时,膜面应力也变得不均匀,摩擦因数越大,应力不均匀程度越大。对于二级张拉系统,由于内外索连接点附近的膜面产生了应力集中现象,使膜面的有效面积率低于采用一级张拉系统时膜面的有效面积率。

关键词：薄膜天线张拉系统有效面积率应力均匀性

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某充气气囊天线设计

现代雷达 2024年第5期46卷 60-64页

作者：马振兴宋志国刘小飞南京电子技术研究所江苏南京210039

柔性天线与浮空器本体共形,可实现大型雷达天线的轻量化设计,是充分利用浮空器平台获取大视距探测优势的技术基础。文中研制了一套充气气囊天线,根据任务需求与生产加工能力,合理进行布局设计;通过仿真分析与样件试制,合理选材并确定囊... 详细信息

柔性天线与浮空器本体共形,可实现大型雷达天线的轻量化设计,是充分利用浮空器平台获取大视距探测优势的技术基础。文中研制了一套充气气囊天线,根据任务需求与生产加工能力,合理进行布局设计;通过仿真分析与样件试制,合理选材并确定囊体工作压差。经多次试制迭代后,固化成型方案并完成样机研制。为评价样机指标符合性,采用结构及电性能两个维度对样机进行考核。结构方面,样机外观、尺寸、反射面变形、天线垂直度、保型时长等均满足需求;电性能方面,采用无源驻波指标判定辐射单元性能,通过分析发射方向图、接收方向图数据,测定样机满足了天线增益、副瓣电平和波束宽度等指标。

关键词：充气气囊天线浮空平台雷达共形天线薄膜天线电性能测试

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月面低频薄膜天线设计

月面低频薄膜天线设计

一种利用非福斯特匹配电路改进月面低频薄膜天线的设计方案

第十七届全国电波传播年会

作者：索南本吴锋泉孙士杰陈天禄陈学雷西藏大学国家天文台

为了实现月球背面探测宇宙黑暗时代和黎明时代的21cm信号,本文设计一种便于在月面部署、轻型,可折叠的薄膜天线,该天线由聚酰亚胺薄膜材料并在表面覆铜构成.首先为了研究月面、地面、自由空间的不同环境对于薄膜天线的各项特性的影响,... 详细信息

为了实现月球背面探测宇宙黑暗时代和黎明时代的21cm信号,本文设计一种便于在月面部署、轻型,可折叠的薄膜天线,该天线由聚酰亚胺薄膜材料并在表面覆铜构成.首先为了研究月面、地面、自由空间的不同环境对于薄膜天线的各项特性的影响,我们采用了一种简单的偶极子薄膜天线,来分析不同环境的导电率、相对介电常数对薄膜天线的各项特性的影响.然后,我们利用CST软件进行大量设计和仿真,设计出一种利用耦合模式的偶极子薄膜天线,它可实现在自由空间中15-29MHz的天线的回波损耗10dB以上,在月面上8-20MHz回波损耗6dB以上,同时方向图也保持一定相似结构.这样天线可以初步实现30MHz以下在月面进行对宇宙低频信号的探测,为未来在月面实现宇宙黑暗黎明时代探测的大规模阵列打下坚实的技术基础.

关键词：薄膜天线低频宇宙黑暗和黎明时代

来源： cnki会议评论

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天文研究与技术 2023年第3期20卷 211-218页

作者：周嘉吴锋泉孙士杰索南本张骄陈学雷山西大学山西太原030000 中国科学院国家天文台北京100101

月面低频射电天文观测具有巨大科学发现的潜力,有望揭开宇宙黑暗和黎明时代的秘密。针对月球背面低频观测提出一种新的设计方案,利用非福斯特匹配电路,大大减小了天线的物理尺寸,使之结构轻巧便于月面部署。首先设计了一种轻巧、宽温度... 详细信息

月面低频射电天文观测具有巨大科学发现的潜力,有望揭开宇宙黑暗和黎明时代的秘密。针对月球背面低频观测提出一种新的设计方案,利用非福斯特匹配电路,大大减小了天线的物理尺寸,使之结构轻巧便于月面部署。首先设计了一种轻巧、宽温度范围、易延展、可折叠、便于在月面部署的电小薄膜天线,具有良好的全向性,在4~8 MHz增益小于1.92 dB,半波束宽度大于83°;然后利用加载非福斯特匹配电路改善其阻抗性能,将天线的电抗从-985.3Ω优化到小于-16.5Ω;最后采用等效电路进行阻抗和噪声实测,噪声功率水平在绝大部分频率范围内小于-150 dBm,初步证实该方案的可行性。

关键词：低频射电天文月球天文观测薄膜天线电小天线非福斯特匹配电路

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碳纳米管网薄膜贴片天线研究

微波学报 2010年第1期26卷 37-40,45页

作者：周雁翎鲁加国王亚锋王小陆卢晓鹏华东电子工程研究所合肥230031

提出了一种基于导电碳纳米管网薄膜的贴片天线单元,简要介绍了碳纳米管网薄膜的制备技术。通过仿真和实验对比,研究了导电率对碳纳米管网薄膜贴片天线辐射性能的影响。仿真结果表明:当碳纳米管网薄膜贴片导电率达到10000S/m以上时,微带... 详细信息

提出了一种基于导电碳纳米管网薄膜的贴片天线单元,简要介绍了碳纳米管网薄膜的制备技术。通过仿真和实验对比,研究了导电率对碳纳米管网薄膜贴片天线辐射性能的影响。仿真结果表明:当碳纳米管网薄膜贴片导电率达到10000S/m以上时,微带贴片天线的辐射性能与金属铜贴片相当,导电率1200S/m贴片单元的实测结果验证了仿真结果是正确的。

关键词：碳纳米管微带贴片薄膜天线

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薄膜天线支撑杆展开机构的研制

薄膜天线支撑杆展开机构的研制

作者：姬鸣哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着宇航事业的高速发展,出现了各种各样的天线来满足各种不同的工程需要。薄膜天线作为一种重量轻、柔性大的天线,在国防、航天、航空等方面有着重要意义。薄膜天线在航天器发射时紧密卷曲收藏在有效载荷舱中,在轨释放后,通过所研制的... 详细信息

随着宇航事业的高速发展,出现了各种各样的天线来满足各种不同的工程需要。薄膜天线作为一种重量轻、柔性大的天线,在国防、航天、航空等方面有着重要意义。薄膜天线在航天器发射时紧密卷曲收藏在有效载荷舱中,在轨释放后,通过所研制的展开机构驱动天线的支撑杆沿预定方向展开,拉动整个天线阵面结构展开,再利用支撑杆自身结构特点实现薄膜天线在轨成型。本文立足于国内自主研发的豆荚形碳纤维支撑杆,研制了一套用于薄膜天线的可展开机构,所研制的展开机构具有结构巧妙、控制可靠、轻量化等一系列的优点,为薄膜天线展开提供了高效、高可靠性的解决方案。首先,基于展开机构功能和技术指标的基础上,通过方案论证,确定最佳方案,阐述了展开机构机械系统的总体配置和工作原理,并对展开机构的机械传动部分和辅助支撑机构进行了详细设计,最后确定了展开机构的极限位置,以及设计了机构与支撑平台、豆荚杆、阵面等机械接口。其次,根据设计完成的机械系统,基于力学原理和方法,对展开机构进行力学分析,通过转速和转矩的参数计算,选择传动元件,保证机构的正常运行;对机构中的关键执行件进行静力学分析,保证机械性能在许可的范围内,使之可以顺利地完成规定的动作。然后,研制了薄膜天线豆荚杆展开机构的控制系统。由于展开机构对位置和速度同步性要求都非常高,选择位置闭环伺服控制方式。设计了包括控制器面板或上位机调试控制单元、控制系统核心微控制器单元及伺服控制单元在内的控制硬件;在硬件的基础上设计了上位机和控制底层的软件系统,该控制系统能够控制展开机构的完成滚筒正转、展臂、收臂、滚筒反转四个运动过程。最后,搭建了薄膜天线支撑杆展开机构的试验系统。实验表明,所研制的薄膜天线豆荚形支撑杆的展开机构能够灵活地展开和收藏豆荚杆,能够拉平和鼓起豆荚杆截面,达到了展开后阵面的平面度要求和系统的刚度要求。说明了本文研制的薄膜天线支撑杆展开机构有很高的应用价值。

关键词：薄膜天线豆荚杆展开机构滚筒缠绕机构

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大型星载薄膜天线高精度制造技术研究

载人航天 2018年第1期24卷 79-83页

作者：谢超严飙刘钰张利平彭福军上海宇航系统工程研究所上海201109

针对大型薄膜天线多层阵面平面度和层间形位精度实现难问题,提出了面向工程应用的大型薄膜天线阵面制造工艺方案,确定了工艺实施流程。采取规格化膜条拼接方式制备大尺寸膜面,有利于保证膜条加工质量和适应性;研发出专用的自动化拼接和... 详细信息

针对大型薄膜天线多层阵面平面度和层间形位精度实现难问题,提出了面向工程应用的大型薄膜天线阵面制造工艺方案,确定了工艺实施流程。采取规格化膜条拼接方式制备大尺寸膜面,有利于保证膜条加工质量和适应性;研发出专用的自动化拼接和裁切设备,确保了大面积膜面的平面加工精度;采取弹性隔件组装和小隔件一体化复合两种手段分别实现了大间距和小间距膜层间的形位精度。最后研制出5 m×20 m薄膜天线样机,验证了制造技术的工程适用性。

关键词：薄膜天线对地观测制造技术制造精度

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基于绝对节点坐标方法的薄膜天线动力学分析

基于绝对节点坐标方法的薄膜天线动力学分析

作者：张腾西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着工程材料的发展,新的材料层出不穷。薄膜作为一种新材料,被应用到星载天线中,空间薄膜可展开天线应运而生。薄膜可展开天线具有成本低、展开可靠性高、大收缩比、单位面积质量小等优点,因而,成为近年来航天科学家关注和研究... 详细信息

近年来,随着工程材料的发展,新的材料层出不穷。薄膜作为一种新材料,被应用到星载天线中,空间薄膜可展开天线应运而生。薄膜可展开天线具有成本低、展开可靠性高、大收缩比、单位面积质量小等优点,因而,成为近年来航天科学家关注和研究的热点之一。然而,薄膜在跟随天线展开过程中很容易发生柔性变形,进一步影响到薄膜天线的工作精度。因此,对薄膜的动力学研究很有必要。与传统有限元方法相比,绝对节点坐标方法针对柔性系统的大变形、大转动问题能够更加精确地描述柔性体的运动,从而为薄膜的动力学研究提供了一个直接有效的思路。基于绝对节点坐标方法,本文以薄膜天线为研究对象,首先研究了矩形板单元的动力学特性,接着将矩形板单元扩展至四边形板单元,最后将板单元的理论方法应用于薄膜天线的动力学分析中,具体的工作如下:1.利用绝对节点坐标方法研究了矩形板单元的力学特性。通过对矩形板单元的几何表示,证明了引入的节点坐标矢量和形函数能够对任意一点的刚体运动进行描述。推导了矩形板单元的质量矩阵、弹性力矩阵、刚度矩阵、广义外力矩阵,分别通过矩形板单元模型的静力学算例和单摆算例对单元的收敛性以及该单元模型的正确性进行了验证。2.将矩形板单元推广至四边形板单元,研究了基于绝对节点坐标方法的四边形板单元。建立了四边形板单元的运动方程,推导了四边形板单元的质量矩阵、弹性力矩阵、刚度矩阵和广义外力矩阵,并通过静力学和动力学分析验证了所提方法的合理性。3.对薄膜反射面进行力学分析。首先在ANSYS中建立薄膜反射面模型,完成对整个反射面收拢过程的静力学分析;然后利用第二章和三章所提方法在MATLAB中建立薄膜反射面模型,并取模型的六分之一子结构完成动力学分析。4.研制了伞状薄膜可展开天线样机。首先设计了样机收拢机构并贴附薄膜,搭建了实验系统;然后利用摄影测量法获得了天线样机工作状态的形面精度;最后将所测实验数据进行后处理并与理想抛物形面进行了对比,分析了误差产生的原因。

关键词：绝对节点坐标方法薄膜天线矩形板单元四边形板单元动力学分析