[發(fā)明專利]基于近似計算公式的網(wǎng)狀天線電性能時域特性分析方法

有效

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• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107590309B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張樹新;張順吉;段寶巖;張逸群;杜敬利;楊東武
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 張超

本發(fā)明公開了一種基于近似計算公式的網(wǎng)狀天線電性能時域特性分析方法，包括：(1)輸入天線幾何參數(shù)、材料參數(shù)與電參數(shù)；(2)建立天線結(jié)構(gòu)有限元模型；(3)提取節(jié)點、單元與形函數(shù)信息；(4)計算電性能一階、二階系數(shù)矩陣；(5)施加動態(tài)載荷；(6)計算節(jié)點位移信息；(7)計算節(jié)點速度信息；(8)計算節(jié)點加速度信息；(9)近似計算天線遠區(qū)電場變化速度時域信息；(10)近似計算遠區(qū)電場變化加速度時域信息；(11)判斷電性能是否滿足要求；(12)輸出天線結(jié)構(gòu)設(shè)計方案；(13)更新天線參數(shù)。本發(fā)明在保證計算精度的前提下可實現(xiàn)網(wǎng)狀天線遠區(qū)電場變化速度、加速度時域信息的計算，并進行天線結(jié)構(gòu)機電集成優(yōu)化設(shè)計。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于近似計算公式的網(wǎng)狀天線電性能時域特性分析方法。

背景技術(shù)

網(wǎng)狀反射面天線由于其具有高增益、輕質(zhì)量、低收納比的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于空間探測、偵察等領(lǐng)域。隨著網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)尺寸的增大，結(jié)構(gòu)非線性等因素導(dǎo)致網(wǎng)狀天線更容易受到太空環(huán)境的影響。太空輻射熱、沖擊等動態(tài)載荷會導(dǎo)致天線結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，電性能惡化，影響天線正常工作。在動態(tài)載荷的影響下，天線電性能隨著時間發(fā)生變化。因此，有必要針對動態(tài)載荷的影響，分析與計算網(wǎng)狀天線電性能隨時間的變化情況，得到其變化的速度、加速度等信息，并提出電性能時域特性分析方法。

王從思等人在中國專利“一種振動變形對陣列天線電性能影響的預(yù)測方法”中提出了一種分析振動變形對陣列天線電性能影響的預(yù)測方法。該方法以陣列天線為對象，分析了隨機振動對陣列天線電性能的影響；但其在分析過程中，存在計算量大，同時難以較快獲得電性能變化速度、加速度的時域信息的問題。周金柱、宋立偉等在文獻“動載荷對結(jié)構(gòu)功能一體化天線力電性能的影響，機械工程學(xué)報，第52卷第9期，2016年5月，105-115”分析了動載荷對結(jié)構(gòu)功能一體化天線的力電性能的影響；該分析方法同樣存在難以較快獲得電性能變化速度、加速度的時域信息問題。因此，針對網(wǎng)狀天線受動態(tài)載荷影響，分析與計算天線電性能變化速度、加速度的時域信息需求，提出了一種基于近似計算公式的網(wǎng)狀天線電性能時域特性分析方法，該方法在保證計算時間的前提下，可以較快獲得電性能變化速度、加速度時域信息，并進行天線結(jié)構(gòu)機電集成優(yōu)化設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于近似計算公式的網(wǎng)狀天線電性能時域特性分析方法。該方法基于近似計算公式，分析在動態(tài)載荷作用下的網(wǎng)狀天線電性能變化速度、加速度時域信息，并進行天線結(jié)構(gòu)機電集成優(yōu)化設(shè)計。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：基于近似計算公式的網(wǎng)狀天線電性能時域特性分析方法，包括如下步驟：

(1)輸入天線幾何參數(shù)、材料參數(shù)與電參數(shù)

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)以及電參數(shù)；其中幾何參數(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)和金屬絲網(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、饋源參數(shù)、饋源初級方向圖以及包括天線增益、波瓣寬度、副瓣電平、指向精度、遠區(qū)電場變化速度、加速度時域信息在內(nèi)的電性能要求；

(2)建立天線結(jié)構(gòu)有限元模型

根據(jù)用戶提供的天線幾何參數(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行建模，桁架結(jié)構(gòu)采用梁單元進行建模，金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用殼單元進行建模；

(3)提取節(jié)點、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、單元和形函數(shù)信息；

(4)計算電性能一階、二階系數(shù)矩陣；

(5)施加動態(tài)載荷

針對天線結(jié)構(gòu)有限元模型施加隨時間變化的動態(tài)載荷；

(6)計算節(jié)點位移信息；