[發明專利]一種基于結構熱類比的反射面天線溫度快速重構方法

有效

• 申請號: 201711376324.5
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108153954B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 王從思;李海華;應康;王偉;張潔;許謙;李鵬;張樹新;許萬業;李素蘭;段玉虎
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 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

本發明公開了一種基于結構熱類比的反射面天線溫度快速重構方法，包括確定反射面天線結構方案、溫度傳感器布局方案以及確定天線溫度場分布溫度信息庫；將天線劃分為N個環域；確定天線方位俯仰角及太陽光線與反射面的夾角；確定環域內溫度傳感器的數量及位置，提取當前工況下實際數值；確定環域溫度場；計算當前工況下環域的初始溫度場和初始溫度值；計算天線環域的類比系數，并修正初始溫度場，重構環域的實際溫度場；判斷變量i是否大于N，重構出反射面天線實際溫度場。本發明計算方法簡單、計算量較小，避免了仿真有限元模型需要花費大量的時間，保證了獲取反射面天線結構實際溫度場的快速性，有利于提高天線反射面精度及天線綜合性能。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，具體是基于結構熱類比的反射面天線溫度快速重構方法，用于快速重構反射面天線結構的實際溫度場，具有重要的學術意義和工程應用價值。

背景技術

目前，路基反射面天線、海基反射面天線、星載反射面天線等等不同地域上的反射面天線都在各自領域起著關鍵性的作用，為天文觀測、深空探測、衛星通訊和軍事國防等領域做出了巨大的貢獻。但隨著其口徑越來越大、頻段越來越高、反射面表面越來越精準，裸露于環境中的反射面天線要長期受到各種邊界條件的影響，使天線表面的溫度迅速上升或降低，由此引起的熱效應使天線電性能惡化，尤其是反射面天線在太陽輻照射下產生的熱變形嚴重影響著天線的電性能。然而反射面天線的實際溫度場是精準、實時獲取天線熱變形信息的前提。因此，有必要對于沒有采用熱控措施的高精度反射面天線在太陽照射下的溫度場分布情況進行一步研究。

在溫度場計算的相關研究中，文獻《Electromechanical coupling analysis ofground reflector antennas under solar radiation》對某7.3米反射面天線進行熱結構分析并評估了在太陽輻射下熱變形對其電磁性能的影響，文獻《上海65m射電望遠鏡太陽輻射作用分析》針對上海65m射電望遠鏡天線分析了在太陽輻射下天線指向誤差的變化規律。由于造成天線實際溫度場實時變化的原因具有多、雜、變等特性，如果僅依靠軟件仿真，很難準確獲取實時變化的實際溫度場，如果僅依靠傳感器采集溫度信息，則需要大量的溫度傳感器，尤其是對大型反射面天線，不論是從經濟角度考慮還是從大量溫度傳感器的可靠性方面評估均不能保證實際溫度場獲取的準確性和實時性，此外，采集溫度傳感器信息后還需通過插值計算才可以得到整個天線的實際溫度場，所產生的誤差較大。

因此，有必要，提供一種基于結構熱類比的反射面天線溫度快速重構方法來解決現有調整方法存在的不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于結構熱類比的反射面天線溫度快速重構方法，該方法針對反射面天線，通過快速重構天線結構的實際溫度場來改善天線綜合性能。基于反射面天線的結構熱類比特性，結合有限元熱仿真模型和溫度傳感器采集的實際數據，通過仿真不同天氣情況、天線工作姿態等條件下天線的溫度場組建溫度數據庫，然后根據實驗現場的工況參數從溫度數據庫中匹配、計算出相應的初始溫度場，并由溫度傳感器采集的實際數據對其進行矯正，從而快速重構出反射面天線的實際溫度場，用于指導天線面板調整，進而提高天線綜合性能。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

本發明提供的調整方法包括如下步驟：

(1)根據反射面天線的結構參數、工作頻率及材料屬性，確定反射面天線結構方案及溫度傳感器布局方案；

(2)根據反射面天線的結構方案及其所在的地理位置、天氣狀況和工作姿態，在熱分析軟件中對不同工況下的反射面天線進行熱仿真分析，并將仿真結果整合成該反射面天線的溫度信息庫；

(3)根據溫度傳感器布局方案，將反射面天線的面板劃分為N個環域，并取變量i＝1；

(4)根據實驗現場的環境，確定反射面天線方位俯仰角以及太陽光線與反射面的夾角；