【摘要】：激光通信與傳統(tǒng)無(wú)線微波通信相比,具有數(shù)據(jù)率高、激光頻率高、通信容量大、光學(xué)增益大、發(fā)散角小、強(qiáng)抗干擾和抗截獲能力等優(yōu)勢(shì),其系統(tǒng)體積小、質(zhì)量輕、功耗低,非常適合空間環(huán)境的通信。激光通信地面終端結(jié)構(gòu)是星地激光通信試驗(yàn)中重要的一部分,其主鏡及支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)良的光軸穩(wěn)定性和鏡面面形質(zhì)量能夠使激光通信更加穩(wěn)定可靠。本文以星地激光通信為應(yīng)用背景,針對(duì)星地激光通信地面終端主鏡及其支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,為保證主鏡結(jié)構(gòu)光軸穩(wěn)定性和較高的鏡面面形質(zhì)量,主要進(jìn)行了以下研究?jī)?nèi)容:首先,分析了國(guó)內(nèi)外星地激光通信地面終端結(jié)構(gòu),對(duì)主鏡支撐方法進(jìn)行論述和分析對(duì)比,結(jié)合本論文的光學(xué)參數(shù)確定了主鏡的總體支撐方案;對(duì)主鏡面形評(píng)價(jià)方法進(jìn)行分析論述。接著,根據(jù)確定的主鏡支撐方案,采用集成分析的方法對(duì)主鏡支撐位置進(jìn)行參數(shù)化建模,建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)近似模型,對(duì)主鏡支撐位置進(jìn)行參數(shù)化優(yōu)化,得到主鏡最優(yōu)支撐位置,計(jì)算主鏡在0°~90°之間的面形精度。并對(duì)主鏡的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和有限元分析。然后,對(duì)主鏡的輕量化形式進(jìn)行分析對(duì)比,基于多目標(biāo)優(yōu)化和折衷規(guī)劃法理論,構(gòu)建一種考慮多工況結(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)量最小化的優(yōu)化模型,對(duì)主鏡進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化后的主鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸二次優(yōu)化,優(yōu)化后主鏡的質(zhì)量為6.9kg,光軸豎直時(shí)面形RMS值為2.77nm。與優(yōu)化前相比主鏡的重量更輕,面形精度更高,能夠滿足技術(shù)指標(biāo)要求,驗(yàn)證了該優(yōu)化方法的合理性。最后,對(duì)支撐結(jié)構(gòu)底板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)主鏡及其支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配,建立有限元模型,進(jìn)行靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。整體分析結(jié)果表明,主鏡的面形滿足技術(shù)指標(biāo)要求,最低頻率滿足要求。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.1

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