[发明专利]基于远场的薄壳式天线罩壁厚修磨方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达天线技术领域，具体是一种天线罩的壁厚修磨方法，可用于对带有薄壳式天线罩的天线系统的电性能进行补偿。

技术背景

天线罩是保护天线免受自然环境影响的透波壳，是由天然或人造电介质材料制成的覆盖物，或是由桁架支撑的电介质壳体构成的特殊形状的电磁明窗。设计优良的天线罩，除了具有保护性、传导性、可靠性、隐蔽性和装饰性等功能外，还可以延长整个系统各部分的使用寿命、降低寿命成本和操作成本、简化设计、降低维修成本、保证天线表面和位置的精确度、给天线操作人员创造良好的工作环境。但是天线罩也会对理想天线的电磁辐射产生影响，使理想的天线电性能有所降低。

随着我国航空、气象事业的发展，进行高精度雷达和高增益天线的研究与制造已成为紧迫的任务。而特殊的工作环境对设备的影响较大，配备天线罩成为这些雷达、天线必不可少的要求，薄壳式天线罩以其良好的结构性能和电性能得到了广泛的应用。由于材料的成型工艺比较复杂，天线罩材料的介电常数的均匀一致性受到影响，导致带罩天线系统的电性能恶化，对于薄壳式天线罩来说可以通过修磨天线罩的罩壁厚度加以补偿。

张生芳在2004年的论文《天线罩制造中的电厚度测量技术》中提出通过测量天线罩不同位置处的插入相位移来求出罩体各处的介电常数值，进而确定出壁厚的修磨量，最后使用专门的数控机床对天线罩进行修磨。该方法的不足是：需要制造特殊的测量设备来测量插入相位移，实现比较困难。

D.M.Guo在2007年的论文《Inverse method for determining grinding area and material removal amount in grinding radome》中提出了一种通过优化来反求天线罩壁厚修磨量的方法，该方法以天线罩各处的介电常数值作为优化变量，以不同工况下带罩天线瞄准误差的实测值与仿真值之差作为目标函数，采用遗传算法优化出罩体各处的介电常数值，再根据介电常数值确定出壁厚的修磨量，最后使用专门的数控机床对天线罩进行修磨。该方法的不足是：优化变量的数目有限，因而所得壁厚修磨量不够准确，使得修磨罩壁后天线罩的电性能难以满足要求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于远场的薄壳式天线罩壁厚修磨方法，以降低实现难度，并提高修磨精度。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

(1)根据已知的天线口径场，计算天线的远场，绘制远场方向图T₁，并从远场方向图中提取电性能指标，即主波束位置G₁、左一副瓣L₁和右一副瓣R₁；

(2)对上述天线加上天线罩，测量带罩天线的远场，绘制带罩天线的远场方向图T₂，并从该远场方向图中提取主波束位置G₂、左一副瓣L₂、和右一副瓣R₂这些电性能指标；

(3)对天线罩进行网格划分，根据带罩天线的远场计算公式以及所测远场，反求出天线罩罩体各处的透射系数；

(4)根据罩体各处的透射系数以及整个天线罩的外形和壁厚，反求出天线罩罩体各处的介电常数；

(5)根据天线罩罩体的介电常数分布，按照电厚度一致的原则，初步确定出天线罩壁厚的修磨量；

(6)按照确定的修磨量在专门的数控机床上修磨天线罩的壁厚；

(7)测量修磨罩壁后的带罩天线远场，绘制远场方向图T₃，并从该远场方向图中提取主波束位置G₃、左一副瓣L₃和右一副瓣R₃这些电性能指标；

(8)根据天线设计的电性能要求，判断加罩且对天线罩进行修磨后系统的电性能指标是否在允许的范围内，如果满足，则终止修磨；否则，对天线罩的网格划分进行细化，重复步骤(3)到步骤(7)，直至结果满足要求。

本发明由于根据带罩天线的远场来确定天线罩的壁厚修磨量，因而与现有技术相比，降低了实现难度，并提高了修磨精度。

附图说明

图1是本发明的实现总流程图；

图2是本发明使用的天线与天线罩关系示意图；

图3是本发明仿真使用的某薄壳式天线罩的外形示意图；

图4是用本发明对无罩天线、带罩天线罩壁修磨前后仿真所得的远场方向图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明作进一步详细描述。

参照图1，本发明的具体步骤如下：