[發明專利]一種金屬桁架式天線罩肋截面尺寸的機電集成優化方法

有效

• 申請號: 201410841710.7
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104484537A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 許萬業;李鵬;段寶巖;張志孝;李志君;仇原鷹;王環;崔傳貞
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;中國電子科技集團公司第三十九研究所
• 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任公司 61108
• 代理人: 張恒陽

技術領域

本發明屬于雷達天線技術領域，特別涉及一種金屬桁架式天線罩肋截面尺寸的機電集成優化方法，用于指導金屬桁架式天線罩的結構設計，使其結構性能和電性能最優。

技術背景

天線罩是保護天線免受自然環境影響的透波殼，是由天然或人造電介質材料制成的覆蓋物，或是由桁架支撐的電介質殼體構成的特殊形狀的電磁明窗。設計優良的天線罩，除了具有保護性、傳導性、可靠性、隱蔽性和裝飾性等功能外，還可以延長整個系統各部分的使用壽命、降低壽命成本和操作成本、簡化設計、降低維修成本、保證天線表面和位置的精確度、給天線操作人員創造良好的工作環境。但是天線罩也會對理想天線的電磁輻射產生影響，使理想的天線電性能有所降低。

隨著我國航空、氣象及軍事技術的進步和軍事形勢的發展，進行遠程精密跟蹤測量雷達等高精度雷達和高增益天線的研究與制造已成為緊迫的任務。而特殊地理位置的自然環境對設備的影響較大，配備天線罩成為這些雷達、天線必不可少的要求，金屬桁架天線罩以其良好的結構性能和電性能而受到歡迎，廣泛應用于地面雷達、艦載雷達以及射電天文望遠鏡等天線上。

杜耀惟在1993年出版的經典著作《天線罩電信設計方法》一書中分析了金屬桁架式天線罩中桁架散射對天線遠場的影響，該方法首先依次求出單根肋的散射場，然后將所有肋的散射場加到天線的遠場上，最終得到了加罩后天線的遠場。該方法的不足是：只是分析了金屬桁架式天線罩對天線電性能的影響，而沒有考慮進行機電集成設計。

王從思在2008年的論文《面向大型反射面天線結構的機電綜合設計與分析系統》中研究了天線機電綜合集成技術和天線組合結構理論，并采用精確PO法分析天線遠區輻射電場，建立了面天線參數化設計的層次結構，解決了由背架、反射面和中心體等組成的組合結構網格自動劃分難題，實現了面天線結構機電集成設計，然而并未將機電集成設計應用于金屬桁架式天線罩當中。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種金屬桁架式天線罩肋截面尺寸的機電集成優化方法，以降低設計成本、提高天線罩的結構和電磁綜合性能。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種金屬桁架式天線罩肋截面尺寸的機電集成優化方法，其特征是：包括如下步驟：

(1)根據金屬桁架式天線罩的蒙皮的結構參數和材料參數，用傳輸線理論計算蒙皮上各點處的透射系數并根據已知的天線口徑場E(x,y)，計算透過天線罩后的口徑場：E′(x,y)=E(x,y)·T·M;]]>

(2)根據透過天線罩后的口徑場E′(x,y)，計算帶罩天線的遠場F′(θ,φ)；

(3)根據感應電流率理論，計算出金屬桁架式天線罩的桁架引起的散射場F_sca(θ,φ)；

(4)將步驟(3)中求得的散射場F_sca(θ,φ)與步驟(2)中求得的遠場F′(θ,φ)相加，得到加罩后的天線遠場：F_t(θ,φ)＝F′(θ,φ)+F_sca(θ,φ)，繪制遠場方向圖，并從該遠場方向圖中提取增益和指向誤差這些電性能指標；

(5)根據金屬桁架式天線罩的結構參數，在商用結構有限元分析軟件中建立其結構有限元模型，進行靜力分析，得到變形后金屬桁架式天線罩節點的位移，并提取節點位移的最大值；

(6)根據金屬桁架式天線罩的結構和材料參數，計算金屬桁架的自重；

(7)對金屬桁架式天線罩中的肋進行分類，每一種肋擁有不同的截面尺寸，以肋尺寸為設計變量，以天線罩的電性能指標、最大節點位移和自重最優為目標，建立優化數學模型，通過求解此模型得到金屬桁架式天線罩的肋尺寸；