[发明专利]基于最佳吻合参数的伞状天线结构参数优化设计方法

说明书

本发明公开了一种基于最佳吻合参数的伞状天线结构参数优化设计方法，具体步骤包括：输入伞状天线结构参数与电参数；计算天线肋的分段数；计算肋上点的坐标；计算相邻肋间点的坐标；生成伞状天线所有节点坐标；计算节点光程差正比向量；计算节点吻合几何阵；计算加权矩阵；计算最佳吻合参数列向量；输出伞状天线轴向精度；判断轴向精度是否满足要求；输出伞状天线结构参数；更新伞状天线结构参数。本发明考虑了伞状天线采用面片拼合而成的特点，基于最佳吻合抛物面的概念对伞状天线轴向精度进行分析，并将天线电参数引入到轴向精度的计算中，通过最佳吻合参数获得伞状天线的轴向精度；本发明可指导伞状天线的机械结构设计与机电集成优化设计。

技术领域

本发明属于雷达天线技术领域，具体涉及雷达天线领域中的一种基于最佳吻合参数的伞状天线结构参数优化设计方法。

背景技术

由天线肋、金属反射丝网、张力索网等组成的伞状天线是星载天线结构的一种。由于其具有结构简单、重量轻、低成本的优点，伞状天线在航天应用中具有广泛的应用前景。由于伞状天线采用柔性的金属丝网构成天线反射面，其不可避免地引入面片拼合误差，即伞状天线概念设计阶段的原理性误差。虽然现有文献针对伞状天线原理误差进行了计算与评估，但其均从单学科结构领域出发，没有考虑到伞状天线口径场幅度分布，也就没有将伞状天线电参数中的口径场幅度分布函数引入到精度的计算中。因此，有必要从机电集成的角度，将伞状天线口径场幅度分布以加权因子的形式引入到轴向精度的计算中，即从最佳吻合抛物面的概念出发，进行机电集成的伞状天线轴向精度分析。

李小平和徐德红在论文“网状可展开天线两种网面成形方式分析”(电子机械工程，2010年第26卷第1期，38-40)总结了网状可展开天线两种网面成形方式，给出了伞状天线的表面均方根值误差计算公式。该公式从单学科的角度出发，没有考虑到伞状天线的电参数。王从思等和冷国俊等分别在论文“天线表面误差的精确计算方法及电性能分析”(电波科学学报，2006年第26卷第3期，403-409)和“天线最佳吻合轴向误差的精确计算方法”(电波科学学报，2009年第24卷第5期，826-831)中提出了针对地基圆抛物面天线的表面误差计算方法与改进方法，然而，这些方法不能直接应用到采用面片拼合的伞状天线上，也就难以直接获得伞状天线的原理误差，需要对其方法进行修改与完善。因此，针对伞状天线采用面片拼合而成的这一特点，从机电集成的角度出发，将伞状天线口径场幅度分布以加权因子的形式引入到轴向精度的计算中，基于最佳吻合参数进行伞状天线的轴向精度计算，并以此开展伞状天线结构参数优化设计。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于最佳吻合参数的伞状天线轴向精度计算方法。该方法基于最佳吻合参数，从最佳吻合抛物面的角度出发，考虑到伞状天线采用面片拼合而成的特点，将伞状天线口径场幅度分布以加权因子的形式引入到轴向精度的计算中，获得伞状天线轴向精度，可指导伞状天线的机械结构设计与机电集成优化设计。

本发明的技术方案是：基于最佳吻合参数的伞状天线结构参数优化设计方法，包括如下步骤：

(1)输入伞状天线结构参数与电参数

输入用户提供的伞状天线的结构参数与电参数；其中结构参数包括伞状天线口径、焦距、偏置距离、肋数和轴向精度设计要求；电参数包括工作波长、天线口径场幅度分布函数；

(2)根据用户提供的天线结构参数与电参数计算天线肋的分段数；

(3)根据用户提供的天线结构参数与肋的分段数，计算肋上点的坐标；

(4)计算相邻肋间点的坐标

根据相邻肋构成抛物柱面的特性，结合肋上点坐标计算相邻肋间点的坐标；根据伞状天线圆形口径的闭合特性，计算第N根肋与第1根肋构成的肋间点的坐标；

(5)生成伞状天线所有节点坐标