[發明專利]一種變形大型單反射面天線的饋源位置補償方法

有效

• 申請號: 201310393511.X
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103488817A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 王從思;李輝;李兆;劉鑫;王偉;朱敏波;陳光達;段寶巖;黃進;保宏;宋立偉;李鵬;李娜;李江江
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;H01Q19/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種變形大型單反射面天線的饋源位置補償方法，其特征在于，該方法包括下述步驟：

（1）根據單反射面天線的結構參數、工作頻率及材料屬性，在ANSYS中建立未變形單反射面天線有限元模型，提取未變形單反射面天線有限元模型主反射面的節點坐標；

（2）根據單反射面天線所處環境的溫度載荷，在ANSYS軟件中對未變形單反射面天線有限元模型加載溫度載荷，然后計算在該溫度載荷下的變形單反射面天線有限元模型的各個節點坐標；

（3）提取變形單反射面天線有限元模型主反射面的節點坐標，在FEKO軟件中建立單反射面天線熱變形主反射面的電磁模型；

（4）在補償前單反射面天線熱變形主反射面的電磁模型中，以未變形單反射面天線設計焦點為饋源位置，在此位置建立點源代替饋源；設置FEKO求解方法和求解參數，在補償前單反射面天線熱變形主反射面的電磁模型中，計算補償前變形單反射面天線的電性能；

（5）利用遺傳優化算法，對變形單反射面天線中變形主反射面的六個變形參量進行優化，由六個變形參量計算單反射面天線熱變形主反射面補償后的饋源位置和焦軸指向，計算得到的饋源位置建立點源，使點源的指向與計算得到的焦軸指向一致；設置FEKO求解方法和求解參數，在補償后單反射面天線熱變形主反射面的電磁模型中，計算補償后變形單反射面天線的電性能；

（6）比較補償前與補償后的變形單反射面天線的電性能，判斷變形單反射面天線補償前后的電性能提高量是否滿足要求，如滿足要求，則計算得到的變形單反射面天線饋源位置為能夠補償單反射面天線電性能的最佳饋源位置；否則，重新設置優化參數，重復步驟（5），直至滿足要求。

2.根據權利要求1所述的一種變形大型單反射面天線的饋源位置補償方法，其特征在于，所述單反射面天線的結構參數包括口徑和焦距。

3.根據權利要求1所述的一種變形大型單反射面天線的饋源位置補償方法，其特征在于，所述單反射面天線的材料屬性包括單反射面天線背架材料和單反射面天線面板的密度、熱傳導率、比熱、泊松比、彈性模量和熱膨脹系數。

4.根據權利要求1所述的一種變形大型單反射面天線的饋源位置補償方法，其特征在于，所述補償前的變形單反射面天線的電性能為未補償變形單反射面天線的天線增益；所述補償后的變形單反射面天線的電性能為補償后變形單反射面天線增益。

5.根據權利要求1所述的一種變形大型單反射面天線的饋源位置補償方法，其特征在于，所述步驟（5）中，計算單反射面天線熱變形主反射面補償后的電性能按如下過程進行：

（5a）利用步驟（1）提取的未變形單反射面天線有限元模型主反射面的節點坐標和步驟（3）提取的變形單反射面天線有限元模型主反射面的節點坐標，利用遺傳算法，對吻合拋物面的頂點相對于原坐標系O-xyz中的位移Δx、Δy、Δz和吻合拋物面繞原坐標系的旋轉參量φ_x、φ_y及焦距變化量Δf六個變形參量進行優化；由變形單反射面天線對吻合拋物面得到軸向均方根誤差，令軸向均方根誤差最小來確定吻合拋物面的六個變形參量，由六個變形參量確定饋源的焦軸指向，進而得到新焦點的位置；

（5b）在步驟（3）得到的單反射面天線熱變形主反射面的電磁模型中，以步驟（5a）中得到的吻合拋物面焦點位置建立點源代替饋源，旋轉饋源指向與（5a）中得到的焦軸指向重合，設置FEKO求解方法和求解參數，在單反射面天線熱變形主反射面的電磁模型中，計算單反射面天線熱變形主反射面補償后的電性能。

6.根據權利要求5所述的一種變形大型單反射面單反射面天線的饋源位置補償方法，其特征在于，所述步驟（5a）中，得到新焦點的位置通過下述方法實現：

5a-1）設未變形單反射面天線上一點P(x_p，y_p，z_p)，在吻合拋物面上對應點P₀(x_p，y_p，z₀)，在變形單反射面天線上對應點P₁(x_p，y_p，z₁)；

未變形單反射面天線的母線方程是：

zp=xp2+yp24f]]>

由于吻合拋物面是由未變形單反射面天線的頂點移動、整體旋轉及改變焦距得到的，因此得到P₀點z軸的軸向坐標近似值為：

z0=(xp-Δx)2+(yp-Δy)24(f+Δf)+Δz+ypφx-xpφy]]>

Δx、Δy、Δz為吻合拋物面頂點在原坐標系O-xyz中的位移，φ_x、φ_y分別為吻合拋物面的焦軸繞原坐標軸O-xyz中x、y軸的轉角，f為焦距，Δf為焦距變化量；

5a-2）采用變形單反射面天線上點P₁與吻合拋物面上點P₀的軸向誤差δ來構造條件方程組：

δi=z1i-z0i=z1-[(xpi-Δx)2+(ypi-Δy)24(f+Δf)+Δz+ypiφx-xpiφy]]]>

式中：i=1，2，…，N，N為主反射面的節點數；

5a-3）建立如下優化數學模型計算最優饋源位置參數：

Min:Rms=Σi=1Nδi2N]]>

式中，Rms為軸向均方根誤差，利用遺傳算法來對優化數學模型進行優化，來確定吻合拋物面的六個變形參量Δx、Δy、Δz、φ_x、φ_y以及Δf；

5a-4）由六個變形參量Δx、Δy、Δz、φ_x、φ_y及Δf，可知新焦點的位置(x_F，y_F，z_F)：

由φ_x、φ_y確定饋源的焦軸指向，吻合拋物面焦軸指向由未變形單反射面天線焦軸繞其坐標軸x軸、y軸先后旋轉φ_x、φ_y角度得到。