隨著激光通信技術(shù)的快速發(fā)展,激光通信大口徑地面站作為星-地激光通信的地面終端,主要作用是與衛(wèi)星建立通信鏈路,實現(xiàn)衛(wèi)星與地面站之間數(shù)據(jù)的相互傳輸。星-地激光通信具有通信距離遠、傳輸信道復雜等特點,為了建立穩(wěn)定可靠的星-地激光通信鏈路,實現(xiàn)星-地激光通信,因此,需要對大口徑地面站數(shù)據(jù)終端進行設計和優(yōu)化。本文主要以星-地激光通信大口徑車載移動式地面站中的光學主次鏡支撐作為研究對象,通過有限元仿真分析與實驗測試,完成了主次鏡支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計。首先,確定了主次鏡面形評價方法和面形擬合方法,對比分析了主次鏡支撐結(jié)構(gòu),根據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點,確定了主次鏡總體支撐方案,主鏡軸向采用機械Whiffle-tree支撐結(jié)構(gòu)、徑向采用水銀帶和芯軸復合支撐結(jié)構(gòu)、次鏡采用A型桿式支撐結(jié)構(gòu)。其次,針對主鏡軸向支撐通過有限元分析法對支撐點數(shù)、支撐點位置進行了優(yōu)化設計;對支撐三角板和支撐底座進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計;對主鏡徑向支撐水銀的充滿度、承擔主鏡質(zhì)量的比例、支撐位置進行了優(yōu)化分析;對主鏡在0⁹0°的不同角度下,對主鏡面形精度進行了仿真分析,并對主鏡在支撐結(jié)構(gòu)下進行了熱變形仿真分析。再次,針對次鏡支撐通... 

【文章來源】：長春理工大學吉林省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

星-地激光通信鏈路示意圖

內(nèi)外研究現(xiàn)狀面站望遠鏡支撐結(jié)構(gòu)國外研究現(xiàn)狀國毛伊島空軍基地的 AEOS(Advanced Electro-Optical System)地基望所示，該望遠鏡的光學系統(tǒng)使用的是自適應光學系統(tǒng)，以補償大氣擾。主要作用是獲取衛(wèi)星在低軌道運行時的高分辨率圖像，是目前最鏡。該望遠鏡的主鏡直徑為 3.67m，厚度為 0.16m，鏡厚比為 1：主鏡軸向采用的是多點支撐結(jié)構(gòu)，總共有 84 個支撐點，均勻布置在置的形式為 4+8+12+16+20+24[14-15]。支撐形式采用的主動支撐，其支撐點都有自己的促動器，可以主動的調(diào)整主鏡的位置，保證良好的主要控制主鏡的四個自由度，次鏡的五個自由度[16-17]。AEOS 望遠鏡采用 48 個液壓杠桿的支撐形式，同樣屬于主動支撐結(jié)構(gòu)，主要布置在同一個平面上，每組杠桿施加的力分布在鏡子邊緣。經(jīng)過主動校 44nm。

（a）VLT 地基望遠鏡總布局 （b）VLT 望遠鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 1.3 VLT 地基望遠鏡 TMT（ThirtyMeterTelescope）地基望遠鏡[22]，如圖 1.4 所示到紅外波段的極其強大的觀測能力，計劃于 2020 年正式投入目的研制。TMT 望遠鏡口徑是 30m，集光能力是當今最大的分辨率是哈勃望遠鏡的 10 倍。TMT 望遠鏡主要由主鏡、次鏡主鏡由 492 塊直徑為 1.4m 的六邊形鏡片拼接而成[23-24]。主e-tree 支撐結(jié)構(gòu)形式，支撐點數(shù)為 27 個，每個支撐點鏈接三平時面形精度為 10nm。次鏡直徑為 3.02m，厚度為 0.1m，其式，支撐點數(shù)為 60 個，徑向采用外邊緣 16 點液壓支撐形式[2

【參考文獻】：
期刊論文
[1]從EDRS看國外空間激光通信發(fā)展[J]. 賈平,李輝.  中國航天. 2016(03)
[2]空間望遠鏡次鏡支撐結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化和分析[J]. 曹文躍,張淑杰,賈建軍.  計算機輔助工程. 2015(05)
[3]空間激光通信現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 姜會林,安巖,張雅琳,江倫,趙義武,董科研,張鵬,王超,戰(zhàn)俊彤.  飛行器測控學報. 2015(03)
[4]20世紀五六十年代中國建造2米級望遠鏡的嘗試[J]. 劉宜林.  科學文化評論. 2015(03)
[5]星地鏈路激光通信地面站址選擇及大氣影響研究[J]. 婁巖,趙義武,陳純毅.  激光與光電子學進展. 2014(12)
[6]大口徑光電經(jīng)緯儀主反射鏡支撐結(jié)構(gòu)設計[J]. 傘曉剛,孫寧,卓仁善,喬彥峰.  光學精密工程. 2013(12)
[7]采用液壓Whiffle-tree的大口徑主鏡軸向支撐[J]. 范磊,張景旭,邵亮,趙勇志.  紅外與激光工程. 2013(08)
[8]空間激光通信技術(shù)最新進展與趨勢[J]. 張靚,郭麗紅,劉向南,林一,盧滿宏.  飛行器測控學報. 2013(04)
[9]采用三點定位原理的反射鏡支撐結(jié)構(gòu)設計[J]. 崔永鵬,何欣,張凱.  光學儀器. 2012(06)
[10]地基大口徑望遠鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)綜述[J]. 張景旭.  中國光學. 2012(04)

博士論文
[1]天基大口徑反射鏡輕量化設計及復合支撐技術(shù)研究[D]. 王克軍.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2016
[2]多反射望遠鏡系統(tǒng)的設計[D]. 李興隆.復旦大學 2013
[3]2m級地基望遠鏡SiC主鏡輕量化設計及支撐技術(shù)研究[D]. 范磊.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2013
[4]地基大口徑光電成像望遠鏡裝調(diào)技術(shù)研究[D]. 孫敬偉.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2011
[5]大口徑望遠鏡系統(tǒng)建模及仿真分析研究[D]. 周超.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2011

碩士論文
[1]低溫大口徑反射鏡支撐裝調(diào)系統(tǒng)研究[D]. 邱成波.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]空間光學遙感器次鏡及次鏡支撐研究[D]. 于躍.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2015
[3]空間光譜儀光柵支撐定位技術(shù)研究[D]. 劉齊民.中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所） 2013
[4]大口徑望遠鏡次鏡調(diào)整機構(gòu)的技術(shù)研究[D]. 溫正方.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2010
[5]基于變密度法的連續(xù)體拓撲優(yōu)化設計[D]. 湯穎穎.長安大學 2008
[6]面形精度評價方法研究[D]. 戴斌飛.蘇州大學 2005



本文編號：3599225