[发明专利]一种基于结构热类比的反射面天线温度快速重构方法

说明书

本发明公开了一种基于结构热类比的反射面天线温度快速重构方法，包括确定反射面天线结构方案、温度传感器布局方案以及确定天线温度场分布温度信息库；将天线划分为N个环域；确定天线方位俯仰角及太阳光线与反射面的夹角；确定环域内温度传感器的数量及位置，提取当前工况下实际数值；确定环域温度场；计算当前工况下环域的初始温度场和初始温度值；计算天线环域的类比系数，并修正初始温度场，重构环域的实际温度场；判断变量i是否大于N，重构出反射面天线实际温度场。本发明计算方法简单、计算量较小，避免了仿真有限元模型需要花费大量的时间，保证了获取反射面天线结构实际温度场的快速性，有利于提高天线反射面精度及天线综合性能。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体是基于结构热类比的反射面天线温度快速重构方法，用于快速重构反射面天线结构的实际温度场，具有重要的学术意义和工程应用价值。

背景技术

目前，路基反射面天线、海基反射面天线、星载反射面天线等等不同地域上的反射面天线都在各自领域起着关键性的作用，为天文观测、深空探测、卫星通讯和军事国防等领域做出了巨大的贡献。但随着其口径越来越大、频段越来越高、反射面表面越来越精准，裸露于环境中的反射面天线要长期受到各种边界条件的影响，使天线表面的温度迅速上升或降低，由此引起的热效应使天线电性能恶化，尤其是反射面天线在太阳辐照射下产生的热变形严重影响着天线的电性能。然而反射面天线的实际温度场是精准、实时获取天线热变形信息的前提。因此，有必要对于没有采用热控措施的高精度反射面天线在太阳照射下的温度场分布情况进行一步研究。

在温度场计算的相关研究中，文献《Electromechanical coupling analysis ofground reflector antennas under solar radiation》对某7.3米反射面天线进行热结构分析并评估了在太阳辐射下热变形对其电磁性能的影响，文献《上海65m射电望远镜太阳辐射作用分析》针对上海65m射电望远镜天线分析了在太阳辐射下天线指向误差的变化规律。由于造成天线实际温度场实时变化的原因具有多、杂、变等特性，如果仅依靠软件仿真，很难准确获取实时变化的实际温度场，如果仅依靠传感器采集温度信息，则需要大量的温度传感器，尤其是对大型反射面天线，不论是从经济角度考虑还是从大量温度传感器的可靠性方面评估均不能保证实际温度场获取的准确性和实时性，此外，采集温度传感器信息后还需通过插值计算才可以得到整个天线的实际温度场，所产生的误差较大。

因此，有必要，提供一种基于结构热类比的反射面天线温度快速重构方法来解决现有调整方法存在的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于结构热类比的反射面天线温度快速重构方法，该方法针对反射面天线，通过快速重构天线结构的实际温度场来改善天线综合性能。基于反射面天线的结构热类比特性，结合有限元热仿真模型和温度传感器采集的实际数据，通过仿真不同天气情况、天线工作姿态等条件下天线的温度场组建温度数据库，然后根据实验现场的工况参数从温度数据库中匹配、计算出相应的初始温度场，并由温度传感器采集的实际数据对其进行矫正，从而快速重构出反射面天线的实际温度场，用于指导天线面板调整，进而提高天线综合性能。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明提供的调整方法包括如下步骤：

(1)根据反射面天线的结构参数、工作频率及材料属性，确定反射面天线结构方案及温度传感器布局方案；

(2)根据反射面天线的结构方案及其所在的地理位置、天气状况和工作姿态，在热分析软件中对不同工况下的反射面天线进行热仿真分析，并将仿真结果整合成该反射面天线的温度信息库；

(3)根据温度传感器布局方案，将反射面天线的面板划分为N个环域，并取变量i＝1；

(4)根据实验现场的环境，确定反射面天线方位俯仰角以及太阳光线与反射面的夹角；