大型射电望远镜主副面结构共轭保型设计与形面协同调整方法研究

基本信息
批准号:U1931139
项目类别:联合基金项目
资助金额:50.00
负责人:李娜
学科分类:
依托单位:西安电子科技大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王惠,许万业,薛飞,李仙丽,曾元琛,刘鹏,黄海洲,金凡几
关键词:
形面协同调整QTT结构共轭保型设计机电耦合主副反射面
结项摘要

The mismatch of main- and sub-reflector leads to the decrease of pointing precision and efficiency of dual reflector antenna, which seriously impact the observational performance of large radio telescopes at high frequency. To this end, it is necessary to match the main- and sub-reflector with position and shape. However, in tradition, only the main reflector is design homologously, but sub-reflector is considered rigid. On the one hand, there will be principal residual deformation which reducing the efficiency of antenna system. On the other hand, it can only reduce the influence of systematic error such as deformation caused by gravity, but not be useful to other random errors, such as temperature.deformation and so on. This will limit the effective time of radio telescope at high frequency. At the same time, the measurement and adjustment of panels in the main reflector surface is time-consuming and arduous. Only improving the main reflector surface accuracy limits the overall electrical performance of dual reflector system. This project aims at the mismatch of main- and sub-reflector with position and shape during both design and adjustment. It is appropriate to relax the stiffness of sub-reflector, in order to produce a certain and.controllable deformation in sub-reflector surface, so that the influence of phase distribution on the aperture is complementary to the main reflector. Thus the main- and sub-reflector are conjugated homology in the view of electrical performance. In addition, compensating the residual error of the main-reflector by adjusting the shape of sub-reflector, the phase error on the aperture field can be eliminated, so as to achieve the best matching of main- and sub-reflector. An experimental platform will be built using Nanshan 25m old antenna to verify the.proposed method, ultimately to guide the adjustment of the matching of main- and sub-reflector. It provides a substantial theoretical foundation for structural design and performance compensation of the QTT antenna.

主副面形位失配导致天线指向偏差和效率下降,对大口径高频段射电望远镜观测性能的影响愈发突出。为此需要对天线主副面位姿与形状进行最佳匹配,然而传统方法仅对主面进行保型而视副面为刚体,一方面存在主面保型残差,降低天线效率;另一方面只能减小自重变形等系统误差,对温度变形等随机误差不起作用,这将极大限制天线在高频工作有效时间。同时,主面精度测量与调整费时费力,单纯提高主面精度对系统整体性能的提升已接近极限。本项目针对主副面在设计与装调阶段的形位匹配问题,适当放松副面结构刚度,产生程度一定、分布可控的副面变形,使其对口径场相位分布的影响与主面互补,实现电性能意义下的主副面共轭保型。另外,通过调节副面形状补偿主面各类残差,实现口径场相位误差对消,达到主副形面协同匹配。利用南山25米旧天线构建实验平台,验证方法有效性,最终指导主副面匹配调整,为QTT天线副面结构设计、性能补偿提供理论指导。

项目摘要

超大口径射电望远镜设计过程中,面临着高指向精度带来的结构优化设计瓶颈问题。本项目针对主副面在设计与装调阶段的形位匹配问题,适当放松副面结构刚度,产生程度一定、分布可控的副面变形,使其对口径场相位分布的影响与主面互补,实现电性能意义下的主副面共轭保型。另外,通过调节副面形状补偿主面各类残差,实现口径场相位误差对消,达到主副形面协同匹配。利用南山25米天线构建实验平台,验证方法有效性。本项目完成的主要研究成果如下:.(1)双反射面天线机电耦合建模:望远镜在俯仰过程中受到自重、热等载荷作用,会使主副面结构发生变形、同时副面发生位置偏移和姿态偏转,误差最终导致主副面位置与形状均匹配不佳,最终导致天线电性能变差。针对上述各类误差,建立了其与口径场相位误差的定量影响关系,明确了其对望远镜最终电性能的影响;.(2)主副面结构共轭保型设计:基于前述机电耦合理论,建立主副面结构共轭保型优化设计模型,研究电性能意义下的结构设计变形归并,确定合适的优化求解策略,得到一组最优结构设计变量,实现了重力作用下的主副面形状最佳匹配;.(3)主副形面协同调整方法及实验验证:分析主副反射面面板调整量与口径场相位误差的影响,研究主副面变形区域的映射关系,建立主副形面调整参数的优化模型,通过调节副面变形,实现对口径场相位误差的对消,达到电性能意义下的主副形面协同调整。以新疆25米旧反射面天线为对象,通过实验验证了所提方法的有效性。.本项目所提出的超大口径射电望远镜天线主副面协同设计与调控技术方法,以电性能最优为目标函数,进行主副结构设计变量共轭归并,降低了对主面精度的要求,是一项具有创新性的保型设计方法,突破了百米级口径反射面天线优化设计的技术瓶颈问题,为将来更大口径望远镜天线的设计工作奠定了坚实的理论基础,可大幅提升我国超大口径射电望远镜的整体设计水平。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
3

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018
4

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
5

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

DOI:10.3799/dqkx.2020.083
发表时间:2020

李娜的其他基金

批准号:31300047
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21307131
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31201059
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11147196
批准年份:2011
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
批准号:21501056
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21403042
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21475004
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:41101556
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21676210
批准年份:2016
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81100794
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21102171
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51775402
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:20406014
批准年份:2004
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71702019
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11626083
批准年份:2016
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:51903241
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21705030
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61701093
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81602275
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21403008
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41505040
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81101405
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51305322
批准年份:2013
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20975004
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:31401168
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501302
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51508224
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21105059
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51208263
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41201222
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21306121
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81170895
批准年份:2011
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:59005477
批准年份:1990
资助金额:4.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41604129
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81802980
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71471114
批准年份:2014
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:21907001
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21874086
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:31871219
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:81500322
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31000616
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81370228
批准年份:2013
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:11626142
批准年份:2016
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:81301023
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500640
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81572599
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81701451
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21773044
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:31900876
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21804080
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31601779
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81704001
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81773124
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:81100616
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61601051
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21765022
批准年份:2017
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31900355
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51604002
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11801317
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1633125
批准年份:2016
资助金额:32.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51109191
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81400924
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1832144
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:联合基金项目
批准号:61008047
批准年份:2010
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402164
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81660400
批准年份:2016
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61902389
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31302078
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51106127
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81101078
批准年份:2011
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81702793
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500270
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20475004
批准年份:2004
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:21868021
批准年份:2018
资助金额:41.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31000901
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21905142
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81501721
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21375081
批准年份:2013
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:81372308
批准年份:2013
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:71002037
批准年份:2010
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51176154
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21906145
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402669
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71203141
批准年份:2012
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602062
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71201160
批准年份:2012
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602044
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31900082
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41606222
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51708295
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71871138
批准年份:2018
资助金额:49.00
项目类别:面上项目
批准号:21275011
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31800502
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21573173
批准年份:2015
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:41502139
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71804025
批准年份:2018
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30700651
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81900198
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31300242
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81803277
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51305125
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41701030
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71673262
批准年份:2016
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:51502057
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

大型空间可展索网天线张力索网分析理论与形面调整方法

批准号:50878128
批准年份:2008
负责人:陈务军
学科分类:E0805
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
2

大型射电望远镜副面表面形状与位姿实时测量及其对电性能影响机理研究

批准号:U1731135
批准年份:2017
负责人:许谦
学科分类:A3306
资助金额:50.00
项目类别:联合基金项目
3

大型空间可展开索网-框架组合结构的高形面精度设计理论与方法

批准号:51375360
批准年份:2013
负责人:李团结
学科分类:E0506
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
4

大型空间天线反射面精度调整技术研究

批准号:59775052
批准年份:1997
负责人:赵人杰
学科分类:E05
资助金额:12.00
项目类别:面上项目