[發明專利]一種構架式天線索網機電集成制作方法

有效

• 申請號: 201611134912.3
• 申請日: 2016-12-11
• 公開（公告）號: CN106785470B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 謝靚;張樹新;方棟;楊東武;楊癸庚
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14;H01Q1/08;G06F30/23
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種構架式天線索網機電集成制作方法，其特征在于，所述構架式天線索網機電集成制作方法基于粒子群算法，用索網結構的張力 平衡條件及索段張力的上下限構成適應度函數；利用粒子群優化算法對具有幾何非線性特征的索網結構力學模型進行求解，尋找模塊索網邊界處的垂跨結構；將索網的電性能及力學性能作為目標函數，設計得到模塊索網邊界處優化的垂跨結構。

2.如權利要求1所述的構架式天線索網機電集成制作方法，其特征在于，所述構架式天線索網機電集成制作方法包括以下步驟：

1)確定構架式天線的電性能特點；構架式可展開天線的每個模塊均并行制造及組裝，每個模塊上均鋪有采用導電性能良好的金屬絲網，將入射于面上的電磁波幾乎全部反射；對于每個模塊的邊界索網部分，從縫隙的面積損失來考慮縫隙對反射面增益的影響；

2)索網結構的力學分析，構建索網結構的力平衡方程可求得索網部分的張力值T_NUME×1；T_NUME×1為索段的預拉力列向量，NUME為索段總數；

3)反射面天線上的縫隙大小由各模塊索網的垂跨比決定，將每個模塊索網垂跨比作為設計變量，記為：

Find ρ＝[ρ₁，ρ₂，…，ρ_NUMM]^T；

其中ρ₁表示第1個模塊的垂跨比值，NUMM表示模塊總數；

在模型中，將增益最大化目標等效為損失增益最小，另一優化目標是索網最大最小張力比最小，則優化目標為：

其中，f₁為理想反射面與實際反射面的增益損失，f₂為上索網、下索網及豎向索的最大張力與最小張力的比值算術平均；

采用加權系數法對每個目標函數乘以相應的權重，將多目標整合為單目標進行求解，優化最終目標函數為：

式中，α₁、α₂分別為兩個目標函數對應的權重；

此問題中的約束條件有三個：一是索網中位于對稱位置處的索網預張力相等，即線性等式約束條件；二是索網中索段的預張力值要在設計要求的范圍內變化，此為線性不等式約束；三是設計變量值的上下限約束，因此約束條件的數學表述為：

S.T. g(ρ)＝AT＝0

其中，A為結構的拓撲矩陣，T及為索網張力的上下限值，ρ及為垂跨比的上下限值；

4)由于粒子群算法并不能直接求解有約束的優化問題，求解過程中需要將約束問題轉化為無約束問題進行求解；將等式約束轉化為不等式約束的形式：

h_i(ρ)＝|g_i(ρ)|-δ≤0,i＝1,...,NUMC；

其中，δ 是一個允許公差，NUMC為索單元個數；當|g_i(ρ)|-δ≤0時，解ρ被認為是可行的。

3.如權利要求2所述的構架式天線索網機電集成制作方法，其特征在于，所述反射面天線的方向系數為：

其中，表示饋源的輻射功率；

對反射面上每個面片進行積分計算得到各個單元的遠區輻射電場后，在遠場對所有面片進行疊加，得到整個天線的遠區輻射電場；

將D₁代入天線的增益公式：

G＝D₁η。

4.如權利要求2所述的構架式天線索網機電集成制作方法，其特征在于，索網結構平衡構型上的某個節點i在x,y,z方向上的力平衡方程為：

其中，t_ij為索力，l_ij為索段單元ij的長度，x_i,y_i,z_i,x_j,y_j,z_j為節點坐標值，f_ix,f_iy,f_iz為節點i在x,y,z方向所受的外力。