[發(fā)明專(zhuān)利]面向電性能的空間網(wǎng)狀天線關(guān)鍵動(dòng)力學(xué)模態(tài)選取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710070442.7
• 申請(qǐng)日: 2017-02-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106934097B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張樹(shù)新;杜敬利;張?jiān)勒?/a>;張潔;楊東武;張逸群
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/23
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/23
• 代理公司: 西安吉盛專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 張恒陽(yáng)

1.面向電性能的空間網(wǎng)狀天線關(guān)鍵動(dòng)力學(xué)模態(tài)選取方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)輸入天線幾何參數(shù)、材料參數(shù)、電參數(shù)與模態(tài)截?cái)嘁蜃?/p>

輸入用戶提供的空間網(wǎng)狀天線的幾何參數(shù)、材料參數(shù)、電參數(shù)與模態(tài)截?cái)嘁蜃樱黄渲袔缀螀?shù)包括口徑、焦距、偏置距離、前后網(wǎng)面最小距離；材料參數(shù)包括索結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)以及金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的材料密度、橫截面積、楊氏彈性模量、泊松比；電參數(shù)包括工作波長(zhǎng)、饋源參數(shù)、饋源初級(jí)方向圖以及包括天線增益、波瓣寬度、副瓣電平、指向精度在內(nèi)的電性能要求；模態(tài)截?cái)嘁蜃訛闊o(wú)量綱小數(shù)；

(2)計(jì)算理想天線遠(yuǎn)區(qū)電場(chǎng)

根據(jù)空間網(wǎng)狀天線幾何參數(shù)中的口徑、焦距、偏置高度，電參數(shù)中的工作波長(zhǎng)、饋源參數(shù)、饋源初級(jí)方向圖，采用物理光學(xué)法計(jì)算理想天線遠(yuǎn)區(qū)電場(chǎng)；

(3)建立天線結(jié)構(gòu)有限元模型

根據(jù)用戶提供的空間網(wǎng)狀天線幾何參數(shù)、材料參數(shù)建立天線結(jié)構(gòu)有限元模型，其中索結(jié)構(gòu)采用只受拉的桿單元進(jìn)行建模，桁架結(jié)構(gòu)采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行建模，金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用殼單元進(jìn)行建模；

(4)提取節(jié)點(diǎn)、單元與形函數(shù)信息

以建立的結(jié)構(gòu)有限元模型為基礎(chǔ)，提取有限元模型中處于電磁波照射下的反射面部分的節(jié)點(diǎn)、單元和形函數(shù)信息；

(5)計(jì)算單元的電性能一階系數(shù)矩陣表示單元e的電性能一階系數(shù)矩陣，上標(biāo)e表示從步驟(4)中提取的結(jié)構(gòu)有限元模型中某一單元；

(6)組集總體電性能一階系數(shù)矩陣

通過(guò)下式組集總體電性能一階系數(shù)矩陣：

其中，G表示總體電性能一階系數(shù)矩陣，表示單元e的電性能一階系數(shù)矩陣，上標(biāo)e表示從步驟(4)中提取的結(jié)構(gòu)有限元模型中某一單元，m表示單元總數(shù)，A表示有限元組集運(yùn)算；

(7)進(jìn)行天線結(jié)構(gòu)模態(tài)分析

根據(jù)天線結(jié)構(gòu)有限元模型，進(jìn)行天線結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，確定天線結(jié)構(gòu)無(wú)阻尼自由振動(dòng)的各階振動(dòng)頻率和對(duì)應(yīng)的陣型模態(tài)向量與模態(tài)振型等效質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

(8)輸出模態(tài)矩陣

將天線結(jié)構(gòu)的振型模態(tài)向量按列存放在模態(tài)矩陣中，并將其輸出；

(9)計(jì)算電性能對(duì)模態(tài)的一階靈敏度

9a)通過(guò)下式計(jì)算電性能對(duì)模態(tài)坐標(biāo)的一階導(dǎo)數(shù)列向量：

G_q＝Φ^T·G

其中，G_q為電性能對(duì)模態(tài)坐標(biāo)的一階導(dǎo)數(shù)列向量，下標(biāo)q表示模態(tài)坐標(biāo)，Φ為步驟(8)輸出的模態(tài)矩陣，上標(biāo)T表示轉(zhuǎn)置運(yùn)算，G為步驟(6)得到的總體電性能一階系數(shù)矩陣；

9b)通過(guò)下式計(jì)算電性能對(duì)模態(tài)的一階靈敏度：

其中，D_q表示電性能對(duì)模態(tài)的一階靈敏度，下標(biāo)q表示模態(tài)坐標(biāo)，π表示圓周率，R表示遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)位置矢量幅度，η表示自由空間波阻抗，P表示步驟(1)中饋源參數(shù)計(jì)算得到的總輻射功率，E₀表示步驟(2)得到的理想天線遠(yuǎn)區(qū)電場(chǎng)，G_q為步驟(9a)得到的電性能對(duì)模態(tài)坐標(biāo)的一階導(dǎo)數(shù)列向量，上標(biāo)*表示共軛運(yùn)算，上標(biāo)T表示轉(zhuǎn)置運(yùn)算；

(10)輸出模態(tài)振型等效質(zhì)量分?jǐn)?shù)

根據(jù)天線結(jié)構(gòu)有限元模型與步驟(7)的模態(tài)分析結(jié)果，輸出模態(tài)振型等效質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

(11)計(jì)算電性能對(duì)模態(tài)的重要性因子

通過(guò)下式計(jì)算電性能對(duì)模態(tài)的重要性因子：

ζ＝γ·D_q

其中，ζ為電性能對(duì)模態(tài)的重要性因子，γ為步驟(10)得到的模態(tài)振型等效質(zhì)量分?jǐn)?shù)，D_q為步驟(9)得到的電性能對(duì)模態(tài)的一階靈敏度；

(12)判斷重要性因子是否大于模態(tài)截?cái)嘁蜃?/p>

判斷重要性因子是否大于步驟(1)輸入的模態(tài)截?cái)嘁蜃樱绻笥冢瑒t滿足模態(tài)截?cái)嘁螅D(zhuǎn)至步驟(13)，否則轉(zhuǎn)至步驟(14)；

(13)選取滿足截?cái)嘁蟮哪B(tài)

當(dāng)重要性因子大于模態(tài)截?cái)嘁蜃訒r(shí)，選取滿足截?cái)嘁蟮哪B(tài)；

(14)舍棄不滿足截?cái)嘁蟮哪B(tài)

當(dāng)重要性因子不大于模態(tài)截?cái)嘁蜃訒r(shí)，舍棄不滿足截?cái)嘁蟮哪B(tài)。