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射电天线是空间探测、暗能量观测、行星际探测等天文研究的重要装备。然而,为提高灵敏度、分辨率及观测时间,天线面临大面积、可转动需求,由此给射电天线的结构设计不断提出了新的挑战。本文主要以IPS(Interplanetary Scintillation,IPS)射电望远镜天线结构为研究对象,开展天线结构的新型设计研究。根据IPS射电望远镜技术需求,提出一种基于“两心重合”原理的大型可动式柱面天线的总体方案。分析天线结构特点、转动特性及其馈电特性,明确技术指标,指出结构轻量化、驱动协同化、测姿在线化等关键技术与设计难点。具体研究结构轻量化方法,引入索-桁架组合结构构型,包括劲性索、预应力索和张弦梁结构,设计射电望远镜天线反射体结构模块,通过初步的力学分析,验证反射体结构设计的合理性;引入拱形原理,开展斜拉索式、龙门架式、拱梁式等馈源支撑模块的设计与力学分析,获得了馈源支撑结构的拱梁式结构;引入桁梁结构体系,设计等强度天线座。结合力学分析,进行各部件拓扑优化,使各模块结构较好地满足轻量化设计需求。最后,对天线结构整体进行力学分析与仿真,完成天线结构重力、风载与雪载等多工况的静力学仿真分析和动力学模态分析;结果表明正常工况下天线反射面变形最大误差为17.0mm,天线总体结构的一阶固有频率为6.876Hz;在恶劣工况下,最大应力为320MPa小于345MPa,均满足射电天线技术需求指标。根据天线结构的“两心重合”型式的设计方案,引入GNSS(Global Navigation Satellite System,GNSS)测量技术,开展天线转动姿态角测量的可行性分析;设计了多种天线姿态角测量方案,并对比分析;搭建了GNSS姿态角测量平台,开发了测量数据处理程序,开展了姿态角测量实验。测量实验结果表明,该方案测量误差小于0.2°,可满足射电天线技术需求指标。本文设计的大型可动式射电望远镜天线,具有构型新颖、质量比小等特点,为IPS和暗能量探测提供参考方案,也为其它类似天线结构设计提供借鉴。