一种基于卫星馈源的新型波导及固定方法与流程

1.本发明涉及一种基于卫星馈源的新型波导及固定方法，属于卫星载荷设计领域。


背景技术：

2.本任务来源于卫星波导机械设计。波导作为卫星中重要的传输通道，对整个卫星的性能起着至关重要的作用。未来的卫星发展趋势是高通路，大容量，为了支撑复杂的有效载系统，卫星平台也从东四平台逐渐向东四e增强型，东五平台发展。卫星的体积更大，载重量更多，随之带来的问题是波导的数量呈几何倍数增长。为了保证卫星的性能，需要波导可靠的固定，使之能满足卫星的力学性能。常规的波导固定在规则的卫星载荷舱上，固定的形式比较传统单一，应用性较好。但是天线馈源作为不规则的几何体，在波导固定上存在难度，尤其对于高通量、多波束的通信卫星来说，更是难点。


技术实现要素：

3.本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，常规波导固定形式单一、波导固定存在困难的问题，提出了一种基于卫星馈源的新型波导及固定方法。
4.本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
5.一种基于卫星馈源的新型波导，包括天线馈源，所述天线馈源倾斜安装于卫星舱板上，安装方向与卫星舱板呈指定角度，天线馈源上设置有馈源波导，馈源波导口与天线馈源安装码平行，馈源波导采用分层分列设计，各馈源波导间距固定，馈源波导通过波导支架进行固定及支撑。
6.所述波导支架中，第一层支架根据馈源波导排列分布进行设计，馈源波导与第一层支架间间距一致，第二层支架中，设计有支架接口，通过支架接口与第一层支架对接，并预留有与第三层支架对接的支架接口。
7.所述天线馈源与卫星舱板夹角由卫星辐射覆盖区域确定。
8.所述馈源波导根据天线馈源设计需求确定，尺寸小于天线馈源尺寸。
9.若馈源波导尺寸大于天线馈源，则馈源波导设计尺寸不超过100mm。
10.所述馈源波导间距根据天线馈源设计需求进行尺寸修改匹配。
11.所述第二层支架用于对第一层支架进行固定、支撑，第三层支架用于对波导支架进行完全固定。
12.所述波导支架层数不小于三层。
13.一种基于卫星馈源的新型波导的固定方法，其特征在于具体步骤如下：
14.(1)根据天线馈源设计任务需求，确定天线馈源与卫星舱板夹角；
15.(2)确定天线馈源上的馈源波导数量，保证馈源波导口与天线馈源安装面平行；
16.(3)根据天线馈源设计任务需求进行馈源波导间距设计，并保证各馈源波导间距固定；
17.(4)根据步骤(2)中馈源波导数量、安装角度，步骤(3)所得馈源波导间距，进行馈
源波导排布，馈源波导间进行行列排布；
18.(5)根据步骤(4)中馈源波导的设计进行第一层支架设计，第一层支架通过馈源波导尺寸进行适应性设计；
19.(6)根据第一层支架设计，预留第二层支架接口，设计第二层支架，并预留第三层支架接口，设计第三层支架，通过三层波导支架对馈源波导进行完全固定；
20.(7)对波导支架进行理学分析以验证各层支架对馈源波导的支撑是否充分，若各城支架的验收及鉴定振动数据满足天线馈源设计任务需求，则完成波导设计，否则返回步骤(1)重新进行天线馈源与卫星舱板夹角。
21.所述步骤(5)中，各馈源波导与第一层支架的间距一致。
22.本发明与现有技术相比的优点在于：
23.(1)本发明提供的一种基于卫星馈源的新型波导及固定方法，设计包括馈源波导、波导口、支架组件的新型波导，波导间相互重叠，设计合理，同时采用分层分列设计，波导尺寸设计合理，不会对其他设备造成干扰，同时保证波导层数，减小力学试验响应及对波导的潜在风险，保证波导层与列尺寸一致，设计的波导支架具有统一性及可替换性；
24.(2)本发明采用的基于馈源上波导设计及固定方法，通过馈源波导排布设计、波导支架多层设计，在稳固馈源波导结构同时，能够提高设计师对波导尤其是在馈源上的异形波导的设计效率及可靠性，波导稳定性更好，能满足卫星的力学性能，同时能够支撑复杂的有效载荷系统。
附图说明
25.图1为发明提供的天线馈源于卫星舱板上安装示意图；
26.图2为发明提供的天线馈源与卫星舱板的夹角示意图；
27.图3为发明提供的非90
°
波导抵消天线馈源与卫星舱板的夹角示意图；
28.图4为发明提供的俯视波导间距示意图；
29.图5为发明提供的侧视波导间距示意图；
30.图6为发明提供的第一层波导支撑示意图；
31.图7为发明提供的第一层波导设计示意图；
32.图8为发明提供的第二层支架对第一层波导固定示意图；
33.图9为发明提供的第二层支架对第二层波导支撑示意图；
34.图10为发明提供的支架设计最终状态示意图；
具体实施方式
35.一种基于卫星馈源的新型波导及固定方法，用于提高设计师对波导尤其是在馈源上的异形波导的设计效率及可靠性，能够解决常规固定形式单一、波导固定存在困难的问题，本发明提出的波导设计方案还能够适用于高通量、多波束的通信卫星，具体技术方案如下：
36.新型波导包括天线馈源，天线馈源倾斜安装于卫星舱板上，安装方向与卫星舱板呈指定角度，天线馈源上设置有馈源波导，馈源波导口与天线馈源安装码平行，馈源波导采用分层分列设计，各馈源波导间距固定，馈源波导通过波导支架进行固定及支撑，其中：
37.波导支架中，第一层支架根据馈源波导排列分布进行设计，馈源波导与第一层支架间间距一致，第二层支架中，设计有支架接口，通过支架接口与第一层支架对接，并预留有与第三层支架对接的支架接口。
38.具体的，天线馈源与卫星舱板夹角由卫星辐射覆盖区域确定，馈源波导根据天线馈源设计需求确定，尺寸小于天线馈源尺寸，若馈源波导尺寸大于天线馈源，则馈源波导设计尺寸不超过100mm，馈源波导间距根据天线馈源设计需求进行尺寸修改匹配。
39.在支架设计中，第二层支架用于对第一层支架进行固定、支撑，第三层支架用于对波导支架进行完全固定，波导支架层数不小于三层。
40.基于卫星馈源的新型波导的固定方法步骤具体为：
41.(1)根据天线馈源设计任务需求，确定天线馈源与卫星舱板夹角；
42.(2)确定天线馈源上的馈源波导数量，保证馈源波导口与天线馈源安装面平行；
43.(3)根据天线馈源设计任务需求进行馈源波导间距设计，并保证各馈源波导间距固定；
44.(4)根据步骤(2)中馈源波导数量、安装角度，步骤(3)所得馈源波导间距，进行馈源波导排布，馈源波导间进行行列排布；
45.(5)根据步骤(4)中馈源波导的设计进行第一层支架设计，第一层支架通过馈源波导尺寸进行适应性设计；
46.其中，各馈源波导与第一层支架的间距一致。
47.(6)根据第一层支架设计，预留第二层支架接口，设计第二层支架，并预留第三层支架接口，设计第三层支架，通过三层波导支架对馈源波导进行完全固定；
48.(7)对波导支架进行理学分析以验证各层支架对馈源波导的支撑是否充分，若各城支架的验收及鉴定振动数据满足天线馈源设计任务需求，则完成波导设计，否则返回步骤(1)重新进行天线馈源与卫星舱板夹角。
49.下面结合具体实施例进行进一步说明：
50.天线馈源在卫星上的安装是倾斜的形式，如图1所示，与卫星整星坐标系呈一定的夹角，这主要是由卫星的辐射覆盖区域决定的。在这种情况下，当波导从卫星载荷舱内设计出来的时候，坐标与整星坐标是一致的，换句话说就是波导与馈源有一定的夹角，而且对于馈源来说，尤其是高通量的馈源组件，其上拥有众多的波导口，而且彼此相互重叠。波导设计的合理性高低取决了波导的固定形式及效果。
51.在这种情况下，波导必须分层分列设计。第一是保证在超多波束的情况下，波导可以在馈源的本体尺寸范围内设计完成(就算超出本体尺寸，也不能超过 100mm)，否则会对其他的设备造成干涉的问题；第二是保证波导的层数尽量少，因为波导层数越多，最上层的波导高度就会越高，在力学试验的时候响应就会偏大，对波导有潜在的风险；第三是保证波导的层和列尺寸尽量一致，这样在波导支架设计时具有统一性和可替换性。
52.在当前实施例中，首先要确定馈源与舱板的夹角，以确定非90
°
波导的具体数值，具体方法如图2所示。如图2可知馈源与舱板夹角为167.235
°
，馈源波导口平行于馈源安装面，故馈源波导口与载荷舱板的夹角同样为167.235
°
，所以连接馈源波导口的波导角度也为167.235
°
。具体设计如图3所示；
53.其余的馈源波导口设计方式与图3方式保持一致，在设计的时候还要满足上文所
述的三个原则。设计完成效果如图4，图5所示。从图4和图5中可以看出波导间距为27mm，该间距可根据不同的天线设计进行尺寸的修改匹配。主要的目的是使波导形成行列排布，分布均匀，尺寸合理，方便支架的设计。以该波导设计为基础进行第一层支架的设计，具体设计形式如图6所示。图6 所示第一层支架按照波导的高低尺寸进行适应性设计，保证波导与第一层支架之间的间距保持一致。如图7所示。
54.第一层支架设计完成后需要设计第二层支架形式，第二层支架对设计要求较高，第二层支架既要承担对第一层波导固定作用，又要承担对第二层波导的支撑作用。第二层支架设计形式如图8、图9所示。
55.第二层支架在设计中要考虑对接第一层支架的接口，同时预留对第三层支架的接口，方便支架的安装。按照该形式一直设计下去，可以保证波导支架对波导的完全固定。最终设计状态如图10所示。
56.为了验证支架对波导的支撑是否充分，形式是否合理。对波导支架进行相关力学分析。从该项目中对波导及支架的验收及鉴定振动试验要求如表1、表2 所示：
57.波导支架验收级试验条件如表1所示：
58.表1波导支架验收级振动试验条件
[0059][0060]
波导支架鉴定级试验条件如表2所示：
[0061]
表2波导支架鉴定级振动试验条件
[0062]
[0063][0064]
根据上述要求对波导及支架进行力学分析，获取分析结果。具体的应力水平及安全裕度如表3至表8所示：
[0065]
表3x向激励下的应力水平及安全裕度
[0066]
[0067][0068]
表4y向激励下的应力水平及安全裕度
[0069]
[0070][0071]
表5z向激励下的应力水平及安全裕度
[0072]
[0073][0074]
表6x向随机响应下的应力水平及安全裕度
[0075][0076]
表7y向随机响应下的应力水平及安全裕度
[0077][0078]
表8z向随机响应下的应力水平及安全裕度
[0079]
[0080][0081]
由此可见，本实施例中，卫星波导设计符合任务需求。
[0082]
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
[0083]
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。