[發(fā)明專利]基于機電耦合的星載有源相控陣天線組件熱功耗確定方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201610089283.0 | 申請日： | 2016-02-17 |
| 公開（公告）號： | CN105760600B | 公開（公告）日： | 2018-10-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王從思;毛靜;王艷;王偉;宋立偉;程景勝;朱敏波;陳光達;保宏;米建偉;李申 | 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： | 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200 | 代理人： | 徐文權(quán) |
| 地址： | 710065 陜*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 機電 耦合 載有 相控陣 天線 組件 功耗 確定 方法 | ||
1.基于機電耦合的星載有源相控陣天線組件熱功耗確定方法，其特征在于，包括下述步驟：
(1)根據(jù)星載有源相控陣天線的服役環(huán)境和工作要求，確定星載有源相控陣天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料屬性及電磁參數(shù)；
(2)根據(jù)星載有源相控陣天線的工作要求，確定有源安裝板底部T/R組件的熱參數(shù)；
(3)根據(jù)星載有源相控陣天線的電磁參數(shù)，確定陣元相位中心；
(4)根據(jù)星載有源相控陣天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料屬性建立星載有源相控陣天線熱模型；
(5)根據(jù)星載有源相控陣天線的熱參數(shù)，在有限元模型上施加熱載荷，計算太空環(huán)境下的天線溫度場分布；
(6)轉(zhuǎn)換熱單元類型為對應(yīng)的結(jié)構(gòu)單元類型，建立天線結(jié)構(gòu)有限元模型，確定陣元相位中心節(jié)點；將溫度載荷施加于天線結(jié)構(gòu)有限元模型，計算星載有源相控陣天線陣面的熱變形；
(7)根據(jù)星載有源相控陣天線陣面熱變形，提取陣元相位中心節(jié)點位移；
(8)根據(jù)星載有源相控陣天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定星載有源相控陣天線的相位參考點，利用提取的陣元相位中心節(jié)點位移，基于機電耦合模型計算變形天線的增益損失；
(9)判斷星載有源相控陣天線的增益損失是否超出允許范圍，如果沒有超出允許范圍，則可按步驟(10)進行，否則轉(zhuǎn)至步驟(11)；
(10)根據(jù)星載有源相控陣天線的增益損失，利用T/R組件熱功耗，確定T/R組件熱功耗的變化量，修改T/R組件的熱參數(shù)，更新天線熱模型，轉(zhuǎn)至步驟(5)；
(11)確定T/R組件熱功耗最大值；
所述步驟(10)中，第i次修改T/R組件的熱參數(shù)按如下過程進行：
(10a)根據(jù)第i次計算得星載有源相控陣天線的增益損失ΔGi，確定T/R組件熱功耗調(diào)整因子ti：
其中，Gideal指天線理想狀態(tài)時的增益，A指天線增益損失的比例系數(shù)；i≥1；
其中，計算變形天線的增益損失ΔG＝G-Gideal，G為觀察點P(θ,φ)處變形天線的增益；
(10b)基于T/R組件熱功耗及調(diào)整因子，確定T/R組件熱功耗變化量ΔQi：
ΔQi＝ti·Qi
式中，Qi為第i次計算所用的T/R組件熱功耗；
(10c)根據(jù)T/R組件熱功耗及(10b)中確定的T/R組件熱功耗變化量，得到修改后的T/R組件熱功耗：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機電耦合的星載有源相控陣天線組件熱功耗確定方法，其特征在于，所述步驟(1)中，星載有源相控陣天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括天線單元、基板、有源安裝板及T/R組件的長度、寬度和高度，以及天線排列的行數(shù)、列數(shù)和單元間距；所述有源安裝板包括鋁蜂窩上面板、鋁蜂窩和鋁蜂窩下面板；所述材料屬性包括彈性模量、泊松比、密度、導(dǎo)熱系數(shù)及熱膨脹系數(shù)；所述星載有源相控陣天線的熱參數(shù)指T/R組件的熱功耗Q；所述星載有源相控陣天線的電磁參數(shù)包括天線單元的形式和天線的工作頻率f。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機電耦合的星載有源相控陣天線組件熱功耗確定方法，其特征在于，所述步驟(3)中，對于結(jié)構(gòu)規(guī)則的的天線陣元，確定陣元的幾何中心為星載有源相控陣天線陣元的相位中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機電耦合的星載有源相控陣天線組件熱功耗確定方法，其特征在于，所述步驟(4)按如下過程進行：
(4a)根據(jù)步驟(3)在陣元相位中心處設(shè)置硬點；
(4b)在ANSYS中建立天線、鋁蜂窩上面板、鋁蜂窩、鋁蜂窩下面板及T/R組件的熱模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機電耦合的星載有源相控陣天線組件熱功耗確定方法，其特征在于，所述步驟(5)按如下過程進行：
(5a)確定熱邊界條件：星載有源相控陣天線與周圍環(huán)境無對流換熱，確定熱邊界條件為絕熱環(huán)境；
(5b)施加星載有源相控陣天線的熱邊界條件及T/R組件的熱功耗在ANSYS中進行溫度場分析，得到天線結(jié)構(gòu)的溫度場分布。
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