[发明专利]有源夹层微带天线结构与电磁综合的数据驱动设计方法及天线

摘要

本发明公开了一种有源夹层微带天线结构与电磁综合的数据驱动设计方法及天线，解决了现有技术不能实现结构和电磁综合的集成设计问题，步骤为：（1）根据电性能指标，确定射频功能层的材料、尺寸、面板和蜂窝尺寸；（2）通过力学分析，获得天线结构的阵面变形和应力等数据；（3）预处理阵面变形数据，获得各辐射单元的位置误差；（4）利用数据驱动的耦合模型计算夹层微带天线的远场方向图；（5）计算考虑面板和蜂窝影响下的透波性能；（6）构建夹层微带天线结构和电磁综合优化设计模型；（7）求解该优化设计模型，获得最优综合结果。本发明能够实现有源夹层微带天线结构和电磁的同时最优设计，缩短了研制周期，提高了产品的力电性能。

主权项

一种有源夹层微带天线结构与电磁综合的数据驱动设计方法，其特征在于，该有源夹层微带天线结构与电磁综合的数据驱动设计方法包括以下步骤：第一步，根据给定的电性能指标，确定夹层微带天线中的射频功能层材料、几何尺寸和阵面辐射单元布局；第二步，根据上述射频功能层的几何尺寸，确定上下面板和蜂窝的几何尺寸；第三步，通过力学分析获得天线结构的阵面变形数据、最大应力σmax和最大变形量vmax数据；第四步，预处理阵面变形数据，获得服役载荷导致的各辐射单元位置误差Δxij(β,F)、Δyij(β,F)和Δzij(β,F)，它们是结构设计参数β和服役载荷大小F的函数；第五步，根据上述各辐射单元位置误差，利用数据驱动的耦合模型计算考虑阵面单元位置误差和夹层辐射单元共同影响下的天线阵电性能；第六步，计算考虑面板和蜂窝对夹层微带天线增益的影响；第七步，根据第五步计算得到的夹层微带天线阵电场远场数据 EA(θ,φ)，构建夹层微带天线结构和电磁综合优化模型以确定结构设计变量和微带辐射单元的激励电流幅度和相位；第八步，利用优化算法求解综合优化模型，判断结果是否收敛，如果没有，把求解得到的结果更新到设计变量初始值，并返回到第三步，重新开始下一次的求解，否则，其结果为满足力电性能的最优结构参数和激励电流；第九步，根据上述得到的天线电场远场数据EA(θ,φ)，确定副瓣电平和波束指向电性能指标，并计算夹层微带天线的增益；第十步，根据上述综合得到的辐射单元激励电流幅度和相位，利用HFSS软件设计有源夹层微带天线中的馈电网络，最后，利用一体化成型工艺制造该天线。