[發(fā)明專利]一種靜電成形薄膜天線的電極布局方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310694435.6
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103678810B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張逸群;段寶巖;杜敬利;楊東武;高峰;張樹新;劉超;郝佳
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司61108
• 代理人: 張培勛

1.一種靜電成形薄膜天線的電極布局方法，其特征是：包括如下步驟：

步驟101：開始靜電成形薄膜反射面天線電極布局方法；

步驟102：選擇初始的電極劃分、電壓通道數(shù)目、初始電壓配置、初始電極位置配置；

步驟103：建立在靜電力作用下的薄膜反射面形面控制模型；

步驟104：基于優(yōu)化的方法，計算天線反射面各參數(shù)性能，配置電極位置及相應(yīng)電壓；

步驟105：結(jié)束靜電成形薄膜反射面天線布局方法。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜電成形薄膜天線的電極布局方法，其特征是：所述的步驟103，包括如下步驟：

步驟201：開始建立薄膜反射面形面控制模型；

步驟202：將薄膜反射面離散為若干個平面三角形膜單元；

步驟203：得到反射面上任一點的位移-應(yīng)變關(guān)系ε_x，ε_y、ε_xy；

步驟204：得到薄膜反射面的應(yīng)變能其中{ε_D}={ε_xD,ε_yD,0}^T是在外擾下的應(yīng)變；

步驟205：基于平板電容器原理，得到靜電面力其中U是極間電壓，ε_PER是真空介電常數(shù)；

步驟206：基于虛功原理，膜單元應(yīng)力在虛應(yīng)變上所做的功等于在受到靜電面力作用下其在虛位移上做的功，即可得薄膜系統(tǒng)的形面控制模型[K_L+K_NL]{X}={F_D+F_E}，其中[K_L]和[K_NL]分別是薄膜結(jié)構(gòu)的線性及非線性剛度陣，{X}是節(jié)點位移向量，{F_D}和{F_E}分別是外擾及靜電面力的載荷向量；

步驟207：結(jié)束建立薄膜反射面形面控制模型，獲得節(jié)點變形與外擾和靜電面力載荷的關(guān)系。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜電成形薄膜天線的電極布局方法，其特征是：所述的步驟104，包括如下步驟：

步驟301：進入電極位置和電壓配置的優(yōu)化設(shè)計。依據(jù)步驟103建立的薄膜反射面形面控制模型；

步驟302：基于最小二乘法，進行電壓控制策略的求解，尋找最優(yōu)的電極位置和電壓配置；

步驟303：根據(jù)步驟302得到的最優(yōu)的配置參數(shù)，得到薄膜反射面的性能參數(shù)；

步驟304：根據(jù)步驟303得到的性能參數(shù)，得到優(yōu)化目標(biāo)-供電通道數(shù)ch，約束-各供電通道對應(yīng)的電壓單元應(yīng)力σ、形面精度RMS；

步驟305：判斷是否滿足優(yōu)化方法的終止條件，如滿足，即輸出結(jié)果；如果不滿足，轉(zhuǎn)到步驟302，繼續(xù)優(yōu)化；

步驟306：輸出最優(yōu)的電極位置和電壓配置結(jié)果；

步驟307：結(jié)束電極位置和電壓配置的優(yōu)化設(shè)計。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種靜電成形薄膜天線的電極布局方法，其特征是：所述的步驟302，包括如下步驟：

步驟401：進入基于最小二乘法的電壓控制策略；

步驟402：根據(jù)步驟102設(shè)置的初始電極位置和電壓配置和步驟103建立的薄膜反射面形面控制模型，利用ANSYS軟件計算在外載荷F_D下的節(jié)點變形；

步驟403：調(diào)整電極位置及電壓配置；

步驟404：再次計算反射面的各項性能參數(shù)，包括單元應(yīng)力σ，形面精度RMS等；

步驟405：判斷是否滿足形面精度RMS最小，如滿足，即輸出結(jié)果；如果不滿足，轉(zhuǎn)到步驟402，尋找更優(yōu)的配置方式；

步驟406：輸出最優(yōu)的電壓配置結(jié)果；

步驟407：結(jié)束基于最小二乘法的電壓控制策略。