[发明专利]基于面片积分公式的伞状天线结构优化设计方法

说明书

本发明公开了一种基于面片积分公式的伞状天线结构优化设计方法，具体步骤包括：输入伞状天线结构参数与电参数；计算伞状天线最优焦距；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；计算面片平面方程系数；计算三角形边方程系数；计算三角形投影面积；计算三角形面片轴向误差；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，基于面片积分公式对伞状天线进行轴向精度分析，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面片积分公式的伞状天线结构优化设计方法。

背景技术

作为星载可展开天线的一种，伞状天线是一类较早开始研究并投入应用的星载可展开天线。利用柔性金属丝网与刚性肋的特点设计而成的伞状天线正被逐渐被应用于高增益、轻质量的星载天线设计中。伞状天线采用柔性金属丝网构成天线反射面，不可避免地引入面片拼合误差，即伞状天线概念阶段需要进行考虑的原理误差。与此同时，伞状天线在轨受到热冲击、姿态变轨等外部载荷影响，其反射面形状也会发生变形，导致电性能恶化。如何有效准确计算伞状天线的表面误差是进行伞状天线详细机械结构设计与机电集成优化设计的前提。

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；但该公式仅仅考虑了伞状天线的原理误差，对于在任一工况下的表面变形难以给出通用的计算过程。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，其均采用的是节点误差进行叠加的方式获得天线表面误差均方根值，无法适应于具有较大面片拼合而成的伞状天线上。丁波在“星载网状可展开天线结构分析与优化设计”(西安电子科技大学2016年硕士学位论文)中提出了采用面积坐标进行误差计算的思路，但该方法以理想反射面天线为基准，没有考虑到伞状天线焦距发生变化的特性。因此，针对伞状天线的结构特点，考虑伞状天线面片拼合与焦距变化的特殊性，采用基于面片积分公式的方法对伞状天线进行表面误差计算，以期准确地获得伞状天线在任一工况下的表面误差，并以此开展伞状天线机械结构设计与机电集成优化设计。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于面片积分公式的伞状天线结构优化设计方法。该方法基于面片积分公式，考虑到伞状天线采用面片拼合而成的特点，以伞状天线变化后的焦距为基准，通过积分运算的方法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：基于面片积分公式的伞状天线结构优化设计方法，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；

(2)计算伞状天线最优焦距

根据用户提供的天线结构参数，按照下式计算伞状天线最优焦距

其中，f_s表示伞状天线最优焦距，下标s表示区别于理想天线的伞状天线，f表示用户输入的伞状天线结构参数中的焦距，π表示圆周率，N表示肋数；

(3)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；

(4)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；

(5)计算相邻肋间点的坐标