[发明专利]一种考虑确定性误差的伞状天线随机误差分析方法

权利要求书

1.一种考虑确定性误差的伞状天线随机误差分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)输入伞状天线几何参数与电参数

输入用户提供的伞状天线几何参数与电参数；其中几何参数包括口径、焦距、偏置距离和肋数；电参数包括工作波长、自由空间波常数、馈源参数、馈源初级方向图以及包括天线增益、波瓣宽度、副瓣电平、指向精度在内的电性能要求；

(2)计算伞状天线最优焦距

根据用户提供的天线几何参数，按照下式计算伞状天线最优焦距：

其中，f_s表示伞状天线最优焦距，下标s表示区别于理想天线的伞状天线，f表示用户输入的伞状天线几何参数中的焦距，π表示圆周率，N表示肋数；

(3)计算最优焦距下理想天线远区辐射电场

根据伞状天线几何参数中的口径、焦距、偏置高度，电参数中的工作波长、馈源参数、馈源初级方向图，将馈源平移至最优焦距位置处，采用物理光学法计算最优焦距下理想天线远区电场；

(4)进行反射面三角形网格划分

根据用户提供的天线几何参数与工作波长，将伞状天线反射面口径面划分为一系列三角形单元，三角形单元最长边长满足以下关系式

其中，λ为工作波长，l为口径面三角形最长边长；

(5)计算伞状天线确定性误差

根据伞状天线几何参数、三角形网格划分单元信息，通过下式计算伞状天线由于曲面拼合引入的确定性误差

Δz_d＝z-(x²+y²)/(4f)

其中，Δz_d表示伞状天线确定性误差构成的列向量，下标d表示确定性误差，x、y、z分别表示伞状天线节点x向、y向、z向坐标列向量，f为用户输入的伞状天线几何参数中的焦距；

(6)计算电场相对单元中心点位移的单元一阶、二阶系数；

(7)计算电场相对单元中心点随机误差的单元一阶、二阶系数；

(8)计算伞状天线确定性误差下远区辐射电场；

(9)输入表面随机误差均方根值

根据伞状天线部件加工与制造误差，输入天线表面随机误差均方根值；

(10)计算天线远区辐射功率平均值

根据伞状天线确定性误差下远区辐射电场、电场相对单元中心点随机误差的单元一阶、二阶系数与表面随机误差均方根值，通过下式计算伞状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，E_d表示伞状天线确定性误差下远区辐射电场，下标d表示确定性误差，上标*表示共轭运算，M为反射面上三角形单元总数，G_di表示电场相对于单元中心点随机误差的单元一阶系数、H_di表示电场相对于单元中心点随机误差的单元二阶系数，下标di表示第i个三角形单元上的随机误差，下标dj表示第j个三角形单元上的随机误差，σ表示用户输入的天线表面随机误差均方根值；

(11)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(12)，否则转至步骤(13)；

(12)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；

(13)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(9)。

2.根据权利要求1所述的考虑确定性误差的伞状天线随机误差分析方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述的物理光学法是一种基于面电流分布的高频近似方法，计算公式如下：

其中，E₀表示远区电场，J^p表示根据用户输入的由馈源参数与馈源初级方向图得到的面电流密度矢量，exp表示自然对数的指数运算，j表示虚数单位，k表示自由空间波数，r表示反射面节点在坐标系下的位置矢量，为远区观察点单位位置矢量，Σ表示反射曲面，s表示投影口面，ds表示在投影口面进行积分运算。