[发明专利]考虑面片拼合误差的伞状天线平均功率方向图建模方法

说明书

本发明涉及考虑面片拼合误差的伞状天线平均功率方向图建模方法，包括：输入伞状天线几何与电参数；计算伞状天线最优焦距和最优焦距下理想天线远区辐射电场；进行反射面三角形网格划分；计算伞状天线面片拼合误差和单元节点位移与单元中心点位移的节点转换矩阵；组集单元节点位移与单元中心点位移的总体转换矩阵；计算电场相对单元节点位移的单元一阶导数、二阶Hessian阵；组集电场相对单元节点位移的总体一阶导数、二阶Hessian阵；计算面片拼合误差下远区辐射电场和电场相对单元中心点随机误差的总体一阶导数、二阶Hessian阵；输入表面随机误差均方根值；计算天线远区辐射功率平均值；判断电性能是否满足；输出辐射功率方向图；更新表面随机误差均方根值。

技术领域

本发明属于雷达天线技术领域，具体涉及雷达天线领域中的一种考虑面片拼合误差的伞状天线平均功率方向图建模方法。

背景技术

由于伞状天线结构简单、重量轻、低成本的优点，被广泛应用于卫星可展开天线设计领域。伞状天线部件在加工制造过程中，不可避免地引入随机误差，导致其电性能恶化；随着伞状天线应用频段的提高，随机误差对伞状天线电性能影响日趋严重。针对伞状天线表面随机误差对其电性能的影响开展相关研究，以指导伞状天线部件加工与制造是伞状天线设计中关心的一个研究课题。

Y.Rahmat-Samii在文献“An efficient computational method forcharacterizing the effects of random surface errors on the average powerpattern ofreflectors”(IEEE Trans.Antennas and Propagation,1983年第31卷第1期，92-98)公开了一种基于概率方法分析天线表面随机误差对电性能影响的分析方法。该方法基于理想光滑反射面天线，难以推广到具有面片拼合误差这类误差的伞状天线上。N.Chahat,R.E.Hodges,J.Sauder,M.Thomson,E.Peral,Y.Rahmat-Samii等人在文献“CubeSat deployable Ka-band mesh reflector antenna development for earthscience missions”(IEEE Trans.Antennas and Propagation,2016年第64卷第6期，2083-2093)公开了一种工作在Ka频段的立方星伞状可展开天线，并对伞状天线面片拼合特性进行了分析，指出了结构参数对电性能的影响。然而，其并没有针对随机误差对伞状天线电性能的影响开展相关研究。因此，本发明为了指导伞状天线部件加工与制造，基于单元节点位移二阶近似公式，提出了一种考虑面片拼合误差的伞状天线平均功率方向图建模方法。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种考虑面片拼合误差的伞状天线平均功率方向图建模方法。该方法基于单元节点位移二阶近似公式，利用转换矩阵，考虑面片拼合误差，提出了分析随机误差对伞状天线平均功率方向图影响的建模方法，可指导伞状天线部件加工与制造。

本发明的技术方案是：考虑面片拼合误差的伞状天线平均功率方向图建模方法，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；