[發(fā)明專利]面向增益和指向的星載有源相控陣天線結構熱變形補償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610188297.8
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105742817B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 王從思;程景勝;王艷;毛靜;鐘劍鋒;李斌;王璐;黃進;梁震濤;彭雪林;龐毅;王志海
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q3/34
• 分類號: H01Q3/34
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

1.面向增益和指向的星載有源相控陣天線結構熱變形補償方法，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基本結構，確定天線的結構參數(shù)、材料屬性和電磁工作參數(shù)；

所述星載有源相控陣天線的結構參數(shù)，包括天線中單元的行數(shù)M、列數(shù)N及單元間距d_x和d_y、印制板、紙蜂窩、鋁蜂窩上面板、鋁蜂窩、鋁蜂窩下面板及T/R組件的幾何參數(shù)；所述星載有源相控陣天線的材料屬性包括彈性模量、泊松比、剪切模量、密度、導熱系數(shù)和熱膨脹系數(shù)；所述星載有源相控陣天線的電磁參數(shù)包括天線的單元形式和中心工作頻率f；

(2)根據(jù)星載有源相控陣天線的工作環(huán)境，確定天線熱載荷；

(3)根據(jù)星載有源相控陣天線結構參數(shù)、材料屬性和熱載荷，利用熱分析軟件，計算太陽照射下的天線溫度場分布；

(4)根據(jù)星載有源相控陣天線工作環(huán)境，確定T/R組件的熱功耗；

(5)根據(jù)星載有源相控陣天線結構參數(shù)、材料屬性和T/R組件的熱功耗，利用熱分析軟件，計算T/R組件熱功耗作用下的天線溫度場分布；

(6)將太陽照射下的天線溫度場和T/R組件熱功耗作用下天線溫度場進行疊加，將疊加后的溫度作為載荷計算星載有源相控陣天線的結構熱變形；

(7)根據(jù)星載有源相控陣天線的結構熱變形，提取天線陣元幾何中心節(jié)點的位置偏移量；

(8)根據(jù)星載有源相控陣天線陣元的位置偏移量，計算陣元空間相位的附加誤差；

(9)采用泰勒加權，確定星載有源相控陣天線各陣元的激勵電流的幅度和相位分布；

(10)利用星載有源相控陣天線的排布形式、空間相位的附加誤差、陣元激勵電流的幅度和相位分布，基于機電耦合模型，計算天線的電性能；

(11)判斷天線增益和指向是否滿足要求，若不滿足要求，轉到步驟(12)，若滿足要求，轉到步驟(15)；

(12)計算星載有源相控陣天線理想主波束指向的單位矢量；

(13)根據(jù)理想主波束指向的單位矢量，利用陣元空間相位的附加誤差，計算陣元空間相位的調整量；

(14)根據(jù)陣元激勵電流初始相位，利用陣元空間相位的調整量，計算補償后陣元激勵電流相位值，轉到步驟(10)；

(15)得到補償天線結構熱變形的激勵電流相位最佳調整量。

2.根據(jù)權利要求1所述的面向增益和指向的星載有源相控陣天線結構熱變形補償方法，其特征在于，所述步驟(3)按如下過程進行：

(3a)根據(jù)星載有源相控陣天線結構參數(shù)、材料屬性和熱載荷，在ANSYS軟件中建立天線熱模型；

(3b)確定邊界條件，并施加天線環(huán)境熱載荷，計算太陽照射下的天線溫度場分布。

3.根據(jù)權利要求1所述的面向增益和指向的星載有源相控陣天線結構熱變形補償方法，其特征在于，所述步驟(6)中，將太陽照射下的天線溫度場分布和T/R組件熱功耗作用下的天線溫度場分布進行疊加，并將節(jié)點溫度作為載荷施加于天線的有限元模型，施加結構約束，計算星載有源相控陣天線在環(huán)境載荷和T/R組件熱功耗共同作用下的結構熱變形。

4.根據(jù)權利要求1所述的面向增益和指向的星載有源相控陣天線結構熱變形補償方法，其特征在于，所述步驟(7)中，根據(jù)星載有源相控陣天線的結構熱變形提取第(m,n)個陣元幾何中心在x，y，z方向的位置偏移量Δx_mn、Δy_mn、Δz_mn；其中，x方向和y方向在星載有源相控陣天線的安裝平面內(nèi)是正交的，z方向為安裝平面的法線方向。