[發(fā)明專利]一種熱變形大型雙反射面天線的副反射面位置補償方法

有效

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• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103488818A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設計）人: 王從思;李輝;李兆;劉鑫;王偉鋒;康明魁;王偉;朱敏波;陳光達;段寶巖;黃進;保宏;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;H01Q19/19;H01Q15/16
• 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

技術領域

本發(fā)明屬于天線技術領域，具體是一種熱變形大型雙反射面天線的副反射面位置補償方法，用于指導變形大型雙反射面天線的副反射面位置調整，使其電性能達到最優(yōu)。

背景技術

隨著大口徑、高頻段的反射面天線日益廣泛應用到通信和宇宙探索等領域中，天線結構與電磁性能之間的關系越來越密切，即使天線結構設計合理，但是由于熱、重力、風等作用引起反射面的微小變形，也會對高頻段天線的電性能產生嚴重的影響。在過去只要通過Ruze公式，由可接受的電性能損耗指標計算出加工反射面表面均方根誤差，隨著工作頻率的增高，現有的制造工藝越來越難以實現這個反射面均方根誤差。

為降低變形對反射面天線電性能的影響，國內外學者提出了眾多的反射面變形補償方法。這就使得在工程中不需要拘泥與反射面天線的主反射面形狀與與原設計曲面完全一致，只需要實際反射面天線的主反射面形狀與原設計曲面為同族的近似拋物面，就可保證電性能。但是多數研究人員對變形雙反射面天線的變形進行分析，得到的數學表達式不僅比較繁瑣、求解復雜，而且不能反映反射面的真實變形情況，這就使以上補償方法在實際應用中因補償計算代價大，難以進行有效應用。

因此，有必要根據天線結構和反射面節(jié)點位移的分析，來對變形雙反射面天線的變形參數進行研究，以確定變形曲面方程，然后根據這些變形參數來確定變形雙反射面天線中副反射面的最佳位置和指向用以補償天線的電性能，這一過程即為熱變形大型雙反射面天線的副反射面位置補償方法。

發(fā)明內容

針對以前的補償方法存在的不足，本文發(fā)明了熱變形大型雙反射面天線的副反射面位置補償方法，該方法針對卡塞格侖雙反射面天線，通過改變副反射面的位置及其指向以改善變形雙反射面天線的電性能。

為了實現上述目的，本發(fā)明提供的補償方法包括如下步驟：

（1）根據雙反射面天線的結構參數、工作頻率及材料屬性，在ANSYS軟件中建立未變形雙反射面天線有限元模型，提取未變形副反射面的節(jié)點坐標、單元信息和主反射面的節(jié)點坐標；

（2）根據雙反射面天線所處環(huán)境的溫度載荷，在ANSYS軟件中對未變形雙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雙反射面天線有限元模型中的各個節(jié)點坐標；

（3）提取變形雙反射面天線有限元模型中主反射面的節(jié)點坐標，在FEKO軟件中建立雙反射面變形主反射面電磁模型；

（4）在變形雙反射面天線有限元模型中，提取變形副反射面的頂點坐標；然后在步驟（3）建立的雙反射面變形主反射面電磁模型中，以提取的變形副反射面的頂點坐標為基準，即提取的變形副反射面頂點坐標，和建立的用來代替變形副反射面的未變形副反射面的頂點坐標相同；用未變形副反射面代替變形副反射面，建立補償前變形副反射面電磁模型，并在實饋源位置處建立點源；設置FEKO求解方法和求解參數，在天線變形主反射面、點源和變形副反射面的電磁模型中，計算補償前變形雙反射面天線的電性能；

（5）利用等效饋源法，把實饋源和副反射面的組合用位于虛焦點的等效饋源來代替，使雙反射面天線等效為只有主反射面和等效饋源的單反射面天線；

（6）利用遺傳優(yōu)化算法，對變形雙反射面天線中主反射面的六個變形參量進行優(yōu)化，由六個變形參量計算雙反射面天線變形主反射面補償后的等效饋源位置和指向，由補償后的等效饋源位置和指向得到補償后副反射面的指向和頂點的調整位移，在天線熱變形主反射面、點源和變形副反射面的電磁模型中，根據頂點的調整位移來調整變形副反射面位置，然后改變其指向與補償后的等效饋源指向相同，設置FEKO軟件的求解方法和求解參數，計算補償后的變形雙反射面天線的電性能；

（7）比較補償前與補償后的變形雙反射面天線的電性能，判斷變形雙反射面天線補償前后的電性能是否滿足要求，如滿足要求，則計算得到的變形雙反射面天線的副反射面位置為能夠補償雙反射面天線電性能的最佳副反射面位置；否則，重新設置優(yōu)化參數，重復步驟（6），直至滿足要求。

所述雙反射面天線的結構參數包括口徑、副反射面頂點與坐標原點距離和主反射面的焦距。

所述雙反射面天線的材料屬性包括雙反射面天線背架材料和雙反射面天線主、副反射面面板的密度、熱傳導率、比熱、泊松比、彈性模量和熱膨脹系數。

所述補償前的變形雙反射面天線的電性能為未補償變形雙反射面天線的天線增益；所述補償后的變形雙反射面天線的電性能為電性能為補償后的變形雙反射面天線增益。