[发明专利]基于单元中心点位移的反射面天线随机误差分析方法

权利要求书

1.基于单元中心点位移的反射面天线随机误差分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)输入反射面天线几何参数与电参数

输入用户提供的反射面天线几何参数与电参数；其中几何参数包括半径、焦距；电参数包括工作波长、自由空间波常数、口径场幅度分布函数、锥销电平、口径场形状指数以及包括天线增益、波瓣宽度、副瓣电平、指向精度在内的电性能要求；

(2)计算理想天线远区辐射电场

根据反射面天线几何参数与电参数，利用几何光学法计算理想天线远区辐射电场；

(3)计算理想天线远区辐射功率；

(4)进行反射面三角形网格划分；

(5)计算电场相对单元中心点位移的单元一阶、二阶系数；

(6)输入表面随机误差均方根值

根据反射面天线面板加工制造误差，输入天线表面随机误差均方根值；

(7)计算天线远区辐射功率平均值；

(8)判断电性能是否满足要求

判断天线远区辐射功率平均值是否满足天线增益、波瓣宽度、副瓣电平、指向精度在内的电性能要求，如果满足要求则转至步骤(9)，否则转至步骤(10)；

(9)输出辐射功率方向图

当天线远区辐射功率平均值满足天线增益、波瓣宽度、副瓣电平、指向精度在内的电性能要求时，输出辐射功率方向图；

(10)更新表面随机误差均方根值

当天线远区辐射功率平均值不满足天线增益、波瓣宽度、副瓣电平、指向精度在内的电性能要求时，更新表面随机误差均方根值，转至步骤(6)；

所述步骤(7)计算天线远区辐射功率平均值是根据理想天线远区辐射电场、远区辐射功率、电场相对单元中心点位移的单元一阶、二阶系数与表面随机误差均方根值，通过下式计算天线远区辐射功率平均值

其中，表示天线远区辐射功率平均值，G₀表示理想天线远区辐射功率，E₀表示理想天线远区辐射电场，下标0代表理想天线，上标*表示取共轭运算，M为反射面上三角形单元总数，H_i表示电场相对单元中心点位移的单元二阶系数，G_i表示电场相对单元中心点位移的单元一阶系数，下标i表示第i个三角形，下标j表示第j个三角形，σ表示用户输入的天线表面随机误差均方根值。

2.根据权利要求1所述的基于单元中心点位移的反射面天线随机误差分析方法，其特征在于：所述步骤(2)中的几何光学法是一种基于口径场分布的高频近似方法，计算公式如下：

其中，E₀表示理想天线远区辐射电场，∫表示积分运算，ρ表示反射面上点在口径面内的极坐标分量，Q(ρ)表示用户输入的反射面上点对应的口径场幅度分布函数，exp表示自然对数的指数运算，j为虚数单位，k为自由空间波常数，为反射面上点在口径面内的位置矢量，为远区观察点单位位置矢量，s表示天线口径面，ds表示在口径面内进行积分运算。

3.根据权利要求1所述的基于单元中心点位移的反射面天线随机误差分析方法，其特征在于：所述步骤(3)计算理想天线远区辐射功率是根据理想天线远区辐射电场信息，通过下式计算理想天线远区辐射功率

其中，G₀表示理想天线远区辐射功率，E₀表示理想天线远区辐射电场，下标0代表理想天线，上标*表示取共轭运算。

4.根据权利要求1所述的基于单元中心点位移的反射面天线随机误差分析方法，其特征在于：所述步骤(4)进行反射面三角形网格划分是根据用户提供的天线几何参数与工作波长，将反射面口径面划分为一系列等边三角形单元，等边三角形单元边长满足以下关系式

其中，λ为工作波长，l为口径面等边三角形边长。

5.根据权利要求1所述的基于单元中心点位移的反射面天线随机误差分析方法，其特征在于：所述步骤(5)计算电场相对单元中心点位移的单元一阶、二阶系数是根据用户提供的天线几何参数与电参数，结合三角形单元，通过下式计算电场相对于单元中心点位移的单元一阶、二阶系数

其中，G_i表示电场相对于单元中心点位移的一阶系数，H_i表示电场相对于单元中心点位移的二阶系数，下标i表示第i个三角形单元，ρ_i表示第i个三角形单元中心点在口径面内的极坐标分量，Q(ρ_i)表示用户输入的位于第i个三角形中心点处的口径场幅度分布函数，exp表示自然对数的指数运算，j为虚数单位，k为自由空间波常数，为第i个三角形单元中心点在口径面内的位置矢量，为远区观察点单位位置矢量，ξ_i表示第i个三角形单元中心点在馈源坐标系下的角度分量。