[发明专利]一种构架式天线索网机电集成制作方法

权利要求书

1.一种构架式天线索网机电集成制作方法，其特征在于，所述构架式天线索网机电集成制作方法基于粒子群算法，用索网结构的张力 平衡条件及索段张力的上下限构成适应度函数；利用粒子群优化算法对具有几何非线性特征的索网结构力学模型进行求解，寻找模块索网边界处的垂跨结构；将索网的电性能及力学性能作为目标函数，设计得到模块索网边界处优化的垂跨结构。

2.如权利要求1所述的构架式天线索网机电集成制作方法，其特征在于，所述构架式天线索网机电集成制作方法包括以下步骤：

1)确定构架式天线的电性能特点；构架式可展开天线的每个模块均并行制造及组装，每个模块上均铺有采用导电性能良好的金属丝网，将入射于面上的电磁波几乎全部反射；对于每个模块的边界索网部分，从缝隙的面积损失来考虑缝隙对反射面增益的影响；

2)索网结构的力学分析，构建索网结构的力平衡方程可求得索网部分的张力值T_NUME×1；T_NUME×1为索段的预拉力列向量，NUME为索段总数；

3)反射面天线上的缝隙大小由各模块索网的垂跨比决定，将每个模块索网垂跨比作为设计变量，记为：

Find ρ＝[ρ₁，ρ₂，…，ρ_NUMM]^T；

其中ρ₁表示第1个模块的垂跨比值，NUMM表示模块总数；

在模型中，将增益最大化目标等效为损失增益最小，另一优化目标是索网最大最小张力比最小，则优化目标为：

其中，f₁为理想反射面与实际反射面的增益损失，f₂为上索网、下索网及竖向索的最大张力与最小张力的比值算术平均；

采用加权系数法对每个目标函数乘以相应的权重，将多目标整合为单目标进行求解，优化最终目标函数为：

式中，α₁、α₂分别为两个目标函数对应的权重；

此问题中的约束条件有三个：一是索网中位于对称位置处的索网预张力相等，即线性等式约束条件；二是索网中索段的预张力值要在设计要求的范围内变化，此为线性不等式约束；三是设计变量值的上下限约束，因此约束条件的数学表述为：

S.T. g(ρ)＝AT＝0

其中，A为结构的拓扑矩阵，T及为索网张力的上下限值，ρ及为垂跨比的上下限值；

4)由于粒子群算法并不能直接求解有约束的优化问题，求解过程中需要将约束问题转化为无约束问题进行求解；将等式约束转化为不等式约束的形式：

h_i(ρ)＝|g_i(ρ)|-δ≤0,i＝1,...,NUMC；

其中，δ 是一个允许公差，NUMC为索单元个数；当|g_i(ρ)|-δ≤0时，解ρ被认为是可行的。

3.如权利要求2所述的构架式天线索网机电集成制作方法，其特征在于，所述反射面天线的方向系数为：

其中，表示馈源的辐射功率；

对反射面上每个面片进行积分计算得到各个单元的远区辐射电场后，在远场对所有面片进行叠加，得到整个天线的远区辐射电场；

将D₁代入天线的增益公式：

G＝D₁η。

4.如权利要求2所述的构架式天线索网机电集成制作方法，其特征在于，索网结构平衡构型上的某个节点i在x,y,z方向上的力平衡方程为：

其中，t_ij为索力，l_ij为索段单元ij的长度，x_i,y_i,z_i,x_j,y_j,z_j为节点坐标值，f_ix,f_iy,f_iz为节点i在x,y,z方向所受的外力。