面向天线指向大型变形抛物面天线面板移动拟合调整方法_3

文档序号:9929696阅读:来源:国知局
口径场相位的影响项,k为波常数,A为工作波长,A Z为反射面误差。
[0100] 4.确定变形抛物面与理想设计面的对应节点
[0101] 利用促动器初始位置信息、过支撑节点的法线方程W及理想设计面方程,联立方 程组,对变形抛物面与理想设计面的对应节点坐标信息进行求解,天线曲面调整几何关系 示意图如图5所示。
[0102] 5.确定使反射面拟合均方根误差最小的目标曲面
[0103] 实施例中天线处于仰天状态,计算得到使反射面拟合均方根误差最小的目标曲面 方程的焦距fg为3216mm,则目标曲面的方程为
[0104] 6.确定变形抛物面与目标曲面的对应节点
[0105] 利用促动器初始位置信息、过支撑节点的法线方程W及目标曲面方程,联立方程 组,求解得到变形抛物面与目标曲面的对应节点坐标信息,天线曲面调整几何关系示意图 如图5所示。
[0106] 7.计算促动器调整量
[0107] 根据上一步骤中得到的对应节点坐标信息,判断对应节点的位置是沿着促动器支 撑面板节点位置的正方向还是反方向,再计算得到对应促动器调整量。
[010引8.对比调整前后天线电性能
[0109] 表1天线调整前后天线电性能对比 1 ,
[0111] 将面板调整前后的天线电性能进行对比,运里天线电性能主要指的是天线波束指 向,在实施例中计算得到的变形抛物面天线的方向图如图6所示。由表1可W看出,自重变形 时天线波束指向偏差为2.88角秒,面板调整后天线波束指向修正,则调整后比调整前天线 波束指向精度提高了 2.88角秒,保证了实际工程中天线工作指向的要求,并且一定程度上 提高了天线增益。
[0112] 通过上述仿真可W看出,采用本发明的方法可W直接计算出面向天线指向的促动 器调整量,不仅保证了天线工作指向和天线原有焦距,而且改善了抛物面精度,使天线在复 杂服役环境中综合性能最好。
【主权项】
1. 一种面向天线指向大型变形抛物面天线面板移动拟合调整方法,其特征在于,包括 如下过程: (1) 根据大型抛物面天线的结构参数、工作频率及材料属性,确定天线结构方案及促动 器初始位置,在有限元力学分析软件中建立理想情况下的天线结构有限元模型,并确定促 动器支撑面板节点; (2) 根据建立的理想情况下的天线结构有限元模型,在有限元力学分析软件中对未变 形抛物面天线结构有限元模型施加重力载荷,计算天线结构自重变形,并提取天线变形抛 物面的节点信息; (3) 利用抛物面天线机电耦合模型,计算变形抛物面天线电性能,转至步骤(8); (4) 根据天线变形抛物面的节点信息,确定变形抛物面与理想设计面的对应节点,虚拟 移动面板; (5) 根据天线指向,计算反射面拟合均方根误差最小的目标曲面; (6) 根据得到的目标曲面,确定天线变形抛物面与目标曲面的对应节点,计算促动器调 整量; (7) 根据促动器调整量,对应调整天线面板至新的位置,更新天线结构有限元模型,转 至步骤(2); (8) 根据得到的变形抛物面天线电性能,计算变形抛物面天线指向,根据大型抛物面天 线的性能要求,判断天线指向是否满足要求,若不满足,进行步骤(4),若满足,则输出促动 器调整量,从而得到最优的面板移动拟合调整量。2. 根据权利要求1所述的一种面向天线指向大型变形抛物面天线面板移动拟合调整方 法,其特征在于,步骤(1)中,所述大型抛物面天线的结构参数包括反射面口径和焦距;所述 大型抛物面天线的材料属性包括天线背架材料和反射面面板材料的密度、弹性模量。3. 根据权利要求1所述的一种面向天线指向大型变形抛物面天线面板移动拟合调整方 法,其特征在于,步骤(3),利用天线机电耦合模型,计算变形抛物面天线的远区电场方向 图,从方向图中可以确定天线指向电性能参数,机电耦合模型如下:式中,(θ,Φ )为远区观察方向,,Φ ')为馈源方向图,扒(4/?))为反射面表面变形 对口径场相位的影响项,δ(β)为天线结构位移,β为天线结构设计变量,包括结构尺寸、形 状、拓扑和类型参数,Π )为馈源到反射面一点的距离,k为波常数,Α表示天线口径面,Ρ'、Φ' 为Χ0Υ平面内的极坐标。4. 根据权利要求1所述的一种面向天线指向大型变形抛物面天线面板移动拟合调整方 法,其特征在于,步骤(4)按如下过程进行: (4a)根据变形后节点对目标曲面的法线方向余弦等于理想设计面上相应节点的法线 方向余弦,由天线理想设计面上节点P(xi,yi,zi)的法线方向余弦,得到天线变形抛物面上 的节点?心〇,7〇,2())的法线方向余弦(]^,1^,]^) :得到经过节点Pi ( XQ,yQ,ZQ )的法线方程:(4b)求解法线方程,得到过天线变形抛物面上节点的法线方向直线与理想设计面交点 的z坐标,以及天线变形抛物面上节点Pi(XQ,yo,ZQ)对应理想设计面的法线方向的交点Po (xo',yo',zo')坐标; (4c)依据各交点坐标,虚拟移动面板。5. 根据权利要求1所述的一种面向天线指向大型变形抛物面天线面板移动拟合调整方 法,其特征在于,步骤(5)按如下过程进行: (5a)基于促动器虚拟移动目标点?〇1(1〇1',7()1', 2()1'),确定变形抛物面虚拟移动后~个 采样节点的新位置1^(11,71,2::1); (5b)根据天线工作指向,计算使反射面拟合均方根误差最小的目标曲面方程的焦距:(5c)得到目标曲面的方程为:6. 根据权利要求1所述的一种面向天线指向大型变形抛物面天线面板移动拟合调整方 法,其特征在于,步骤(6)按如下过程进行: (6a)由天线理想设计面上促动器支撑面板的节点/^<,的法线方向余弦,得到 天线变形抛物面上促动器支撑面板的节点的法线方向余弦(Ui,Vi,Wi):(6b)提取促动器支撑面板节点,由天线理想设计面上促动器支撑面板的节点 的法线方向余弦,得到经过天线变形抛物面上促动器支撑面板的节点 Awm,)的法线方程:(6c)求解上述法线方程,得到过天线变形抛物面上促动器支撑面板的节点的法线方向 直线与目标曲面交点的z坐标,以及天线变形抛物面上促动器支撑面板的节点 O,/ova,)对应目标曲面的法线方向的交点<(',?/)坐标; (6d)确定调整系数'即当目标曲面的法线方向的交点立于沿天线变 形抛物面上促动器支撑面板的节点#(?,兄,,?)法线方向指向反射面内侧时,则取1, 当节点^位于沿€法线方向指向反射面外侧时,则取-1; (6e)计算变形抛物面上节点相对于目标曲面上节点6的法向偏差:(6f)根据确定的调整系数V'和变形抛物面上节点巧相对于目标曲面上节点g的法 向偏差,计算促动器调整量△『:7. 根据权利要求1所述的一种面向天线指向大型变形抛物面天线面板移动拟合调整方 法,其特征在于,步骤(7)中,面板沿促动器轴向调整至新的位置,重新组成抛物面,此时天 线背架结构不变,改变天线面板位置参数,更新天线结构有限元模型。8. 根据权利要求1所述的一种面向天线指向大型变形抛物面天线面板移动拟合调整方 法,其特征在于,步骤(8)中,根据得到的变形抛物面天线的远区电场方向图,计算变形抛物 面天线指向。
【专利摘要】本发明公开了一种面向天线指向大型变形抛物面天线面板移动拟合调整方法,包括确定抛物面天线结构方案及促动器初始位置,建立天线结构有限元模型、促动器支撑面板节点;计算天线结构自重变形,提取变形抛物面的节点信息;计算其天线电性能,确定变形抛物面与理想设计面的对应节点,虚拟移动面板;计算反射面拟合均方根误差最小的目标曲面;确定变形抛物面与目标曲面的对应节点,计算促动器调整量;调整面板位置,更新天线结构有限元模型;计算变形抛物面天线指向,判断天线指向是否满足要求得到最优的面板移动拟合调整量。本发明可直接计算得出面向天线指向的促动器调整量,保证了天线工作指向和天线原有焦距。改善了天线反射面精度,综合性能好。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105718697
【申请号】CN201610073905
【发明人】王从思, 肖岚, 王艳, 李素兰, 黄进, 朱敏波, 王璐, 段玉虎, 王志海, 平丽浩, 刘振宇, 冷国俊
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年2月2日
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