[發明專利]一種基于機電耦合模型的賦形反射面天線電性能預測方法

有效

• 申請號: 201710121233.0
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106991210B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 王從思;王守菲;李素蘭;王偉;許謙;項斌斌;米建偉;朱誠;蔣力;陳卯蒸;段寶巖;王浩
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 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任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種基于機電耦合模型的賦形反射面天線電性能預測方法，其特征在于，該方法包括下述步驟：

(1)根據賦形反射面天線的結構參數以及材料屬性，確定天線結構方案；

(2)在有限元力學分析軟件中建立賦形反射面天線結構有限元模型；

(3)根據建立的天線結構有限元模型，在有限元力學分析軟件中對賦形反射面天線結構有限元模型施加重力載荷，計算天線結構自重變形，并提取賦形反射面天線有限元模型各個節點的誤差；

(4)根據賦形反射面天線有限元模型各個節點的誤差，計算賦形反射面天線在重力載荷情況下的賦形面誤差和饋源誤差對天線口徑場幅度相位的影響項；

(5)利用賦形反射面天線機電耦合模型，計算賦形反射面天線的電性能；

(6)根據賦形反射面天線的電性能指標要求，判斷賦形反射面天線電性能是否滿足要求，如果滿足要求，則確定賦形反射面天線結構設計方案；否則，修改賦形反射面天線結構參數，并重復步驟(1)到步驟(5)，直至滿足要求；

所述步驟(4)中，計算賦形反射面天線在重力載荷下賦形面誤差，按如下過程進行：

(4a)當賦形反射面天線存在賦形面節點軸向誤差Δz′，未變形賦形面與拋物面之間存在軸向誤差Δz，給出Δz與Δz′共同影響下的賦形反射面天線相對于拋物面天線的波程差

(4b)根據步驟(4a)得到的波程差得出賦形反射面天線的相位誤差

(4c)賦形反射面天線的軸向誤差Δz′包括隨機軸向誤差Δz_γ(γ)和系統軸向誤差Δz_s(δ(β))；

(4d)將步驟(4c)賦形反射面天線的軸向誤差Δz′和未變形賦形面與拋物面之間存在軸向誤差Δz代入步驟(4b)賦形反射面天線的相位誤差中，得到賦形面和拋物面之間的形面軸向誤差對口徑場相位的影響項賦形面隨機誤差對口徑場相位的影響項和賦形面系統誤差對口徑場相位的影響項

2.根據權利要求1所述的基于機電耦合模型的賦形反射面天線電性能預測方法，其特征在于，步驟(1)中，所述賦形反射面天線的結構參數包括賦形面口徑和焦距；所述賦形反射面天線的材料屬性包括天線背架材料和賦形面面板材料的密度、彈性模量。

3.根據權利要求1所述的基于機電耦合模型的賦形反射面天線電性能預測方法，其特征在于，所述步驟(3)中賦形反射面天線有限元模型各個節點的誤差，包括賦形面節點軸向誤差Δz′、饋源位置誤差d(δ(β))和饋源指向誤差(Δξ(δ(β)),Δφ′(δ(β)))。

4.根據權利要求1所述的基于機電耦合模型的賦形反射面天線電性能預測方法，其特征在于，所述步驟(4)中計算賦形反射面天線在重力載荷下賦形面誤差，按如下過程進行：

(4a)當賦形反射面天線存在賦形面節點軸向誤差Δz′，未變形賦形面與拋物面之間存在軸向誤差Δz，Δz與Δz′共同影響下的賦形反射面天線相對于拋物面天線的波程差為：

式中，Δz″為變形賦形面與拋物面之間的軸向誤差；ξ為拋物面天線未變形的指向角度；

(4b)根據步驟(4a)得到的波程差得出賦形反射面天線的相位誤差為：

式中，k為波常數，λ為工作波長；

(4c)賦形反射面天線的軸向誤差Δz′包括隨機軸向誤差Δz_γ(γ)和系統軸向誤差Δz_s(δ(β))，由此導出：

Δz′＝Δz_γ(γ)+Δz_s(δ(β))

式中，γ為制造、裝配過程中產生的隨機誤差；δ(β)為天線結構位移；β為天線結構設計變量，包括結構尺寸、形狀、拓撲和類型參數；

(4d)將步驟(4c)賦形反射面天線的軸向誤差Δz′和未變形賦形面與拋物面之間存在軸向誤差Δz代入步驟(4b)賦形反射面天線的相位誤差中，得到：

式中，是賦形面和拋物面之間的形面軸向誤差對口徑場相位的影響項，是賦形面隨機誤差對口徑場相位的影響項，是賦形面系統誤差對口徑場相位的影響項。