Mesh antenna structural design for small satellites
Over the last years, advancements in space exploration require satellite antennas with greater diameters than before. Considering the limitations from rocket launch to satellite orbit, the stowed size of the antenna must be compact enough to fit the limited space. To overcome these challenges, the d...
Main Author: | |
---|---|
Other Authors: | |
Language: | English |
Published: |
2021
|
Subjects: | |
Online Access: | http://hdl.handle.net/10889/15289 |
id |
nemertes-10889-15289 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
nemertes-10889-152892022-09-05T05:37:49Z Mesh antenna structural design for small satellites Δομικός σχεδιασμός κεραίας τύπου mesh για μικρούς δορυφόρους Ασκορδαλάκης, Μενέλαος Askordalakis, Menelaos Deployable antennas Ring truss Cable network Satellite antennas Κεραίες δορυφόρων Πτυσσόμενες κεραίες Δορυφόροι Over the last years, advancements in space exploration require satellite antennas with greater diameters than before. Considering the limitations from rocket launch to satellite orbit, the stowed size of the antenna must be compact enough to fit the limited space. To overcome these challenges, the deployable antenna concept is used. Among different antenna designs, mesh reflectors have lately been gaining more attention and new designs or improvements of current ones are being studied. Even though mesh reflectors are great for larger diameters and apertures, little research has been conducted for smaller diameters. This thesis briefly presents the basic working principle of antennas along with parameters that will be used during the following research. Common satellite antennas are introduced, the need of deployable structures is presented, and the deployable mesh antenna is described. After the initial classification of deployable mesh antennas, the survey focuses on the peripheral ring truss concept which is analyzed in greater detail. Based on the survey conducted, a 1.6m ring truss is studied. Beginning with the preliminary design, geometric features and cable network are generated while the final geometry is calculated through FEA. A CAD model of the ring truss is designed in detail and it is evaluated through kinematic analysis. Finally, the designed ring truss is compared to similar antennas and its compatibility with the CubeSat project is verified. Τα τελευταία χρόνια οι εξελίξεις στο χώρο του διαστήματος απαιτούν κεραίες δορυφόρων με όλο και μεγαλύτερες διαμέτρους. Το μέγεθος του δορυφόρου καθώς και της κεραίας του από την εκτόξευση του πυραύλου μέχρι και την είσοδο του δορυφόρου σε τροχιά, είναι αρκετά περιορισμένο. Προκειμένου να αντιμετωπιστούν αυτές οι δυσκολίες, χρησιμοποιούνται πτυσσόμενες κεραίες. Τα τελευταία χρόνια έχουν χρησιμοποιηθεί πολλά διαφορετικά σχέδια πτυσσόμενων κεραιών, όμως κεραίες τύπου mesh έχουν μπει στο επίκεντρο ερευνών και βελτιώσεις ή νέοι σχεδιασμοί μελετούνται. Παρόλο που οι κεραίες τύπου mesh ανταποκρίνονται ικανοποιητικά σε περιπτώσεις μεγάλων διαμέτρων και επιφανειών, δεν έχουν μελετηθεί σε μεγάλο βαθμό μικρότεροι διάμετροι. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει συνοπτικά την αρχή λειτουργίας της κεραίας καθώς και συγκεκριμένες παραμέτρους που θα χρησιμοποιηθούν στη συνέχεια της μελέτης. Γίνεται εισαγωγή κοινών τύπων κεραίας για χρήση σε δορυφόρους, επεξηγείται η ανάγκη για πτυσσόμενες κεραίες και παρουσιάζεται η πτυσσόμενη κεραία τύπου mesh. Μετά την αρχική κατηγοριοποίηση των πτυσσόμενων κεραιών τύπου mesh, η εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη και ανάλυση της κεραίας με πτυσσόμενο δικτύωμα δακτυλίου (peripheral ring truss). Με βάση την θεωρητική έρευνα, μελετάται η κατασκευή πτυσσόμενης κεραίας 1.6m, ξεκινώντας με προκαταρκτικό σχεδιασμό απ’ όπου εξάγονται τα πρώτα γεωμετρικά χαρακτηριστικά καθώς και το καλωδιακό σύμπλεγμα (cable network). Η τελική γεωμετρία προκύπτει μέσω ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων βάση της οποίας σχεδιάζεται λεπτομερές μοντέλο της κεραίας και επαληθεύεται μέσω κινηματικής ανάλυσης. Τέλος, η κατασκευή συγκρίνεται με παρόμοια κεραία ενώ μελετάται συνοπτικά η συμβατότητα της με το πρότυπο CubeSat. 2021-10-11T06:23:43Z 2021-10-11T06:23:43Z 2021-10-10 http://hdl.handle.net/10889/15289 en application/pdf |
institution |
UPatras |
collection |
Nemertes |
language |
English |
topic |
Deployable antennas Ring truss Cable network Satellite antennas Κεραίες δορυφόρων Πτυσσόμενες κεραίες Δορυφόροι |
spellingShingle |
Deployable antennas Ring truss Cable network Satellite antennas Κεραίες δορυφόρων Πτυσσόμενες κεραίες Δορυφόροι Ασκορδαλάκης, Μενέλαος Mesh antenna structural design for small satellites |
description |
Over the last years, advancements in space exploration require satellite antennas with greater diameters than before. Considering the limitations from rocket launch to satellite orbit, the stowed size of the antenna must be compact enough to fit the limited space. To overcome these challenges, the deployable antenna concept is used. Among different antenna designs, mesh reflectors have lately been gaining more attention and new designs or improvements of current ones are being studied. Even though mesh reflectors are great for larger diameters and apertures, little research has been conducted for smaller diameters. This thesis briefly presents the basic working principle of antennas along with parameters that will be used during the following research. Common satellite antennas are introduced, the need of deployable structures is presented, and the deployable mesh antenna is described. After the initial classification of deployable mesh antennas, the survey focuses on the peripheral ring truss concept which is analyzed in greater detail.
Based on the survey conducted, a 1.6m ring truss is studied. Beginning with the preliminary design, geometric features and cable network are generated while the final geometry is calculated through FEA. A CAD model of the ring truss is designed in detail and it is evaluated through kinematic analysis. Finally, the designed ring truss is compared to similar antennas and its compatibility with the CubeSat project is verified. |
author2 |
Askordalakis, Menelaos |
author_facet |
Askordalakis, Menelaos Ασκορδαλάκης, Μενέλαος |
author |
Ασκορδαλάκης, Μενέλαος |
author_sort |
Ασκορδαλάκης, Μενέλαος |
title |
Mesh antenna structural design for small satellites |
title_short |
Mesh antenna structural design for small satellites |
title_full |
Mesh antenna structural design for small satellites |
title_fullStr |
Mesh antenna structural design for small satellites |
title_full_unstemmed |
Mesh antenna structural design for small satellites |
title_sort |
mesh antenna structural design for small satellites |
publishDate |
2021 |
url |
http://hdl.handle.net/10889/15289 |
work_keys_str_mv |
AT askordalakēsmenelaos meshantennastructuraldesignforsmallsatellites AT askordalakēsmenelaos domikosschediasmoskeraiastypoumeshgiamikrousdoryphorous |
_version_ |
1771297159514161152 |