[发明专利]一种基于信息熵的网状天线反射面误差分布评估方法

说明书

本发明提供一种基于信息熵的网状天线反射面误差分布评估方法，解决现有网状天线所采用的误差评价方法存在一定局限性，不能准确评价网状天线反射面的形面精度的问题。该方法包括：步骤一、计算实际网状天线和理论网状天线各点之间的误差值；步骤二、计算误差值的归一化熵值；步骤三、得到最邻近距离指数R；步骤四、由步骤二获取的归一化熵值评估误差值的大小的分布，由步骤三获取的最邻近距离指数R评估误差峰值点在空间上的分布。本发明方法采用信息熵和最邻近距离法等多种算法，从反射面天线变形误差值大小的分布和误差点空间分布两个维度对网状天线反射面形面误差分布情况进行总体评价，为天线感知性能的准备评价提供理论依据。

技术领域

本发明涉及网状天线反射面误差分析领域，具体涉及一种基于信息熵的网状天线反射面误差分布评估方法。

背景技术

网状天线因其结构简单、易于设计并且性能优越等特点，在资源探测、军事侦察、气象监测、空间通信、深空探测等领域得到越来越广泛的应用。近年来，为获得高增益、高效的数据传输能力、高可靠性及较低的噪音辐射，网状天线作为一类微波及毫米波高增益天线，已广泛应用于卫星通信、跟踪雷达、气象雷达和射电天文望远镜等多个领域。

在空间通信、太空观测、电子侦察及资源勘探等领域，需要天线具有较高的工作频率，同时对天线的口径及形面精度提出了越来越高的要求。卫星天线实现信息传输，需要很高的传输速率，而高的数据传输速率需要天线具有极高的增益。天线传输信号的频率越高，波长越短，要求天线反射面的形面精度就越高。例如，工作于Ka频段(27G～40GHz)的中继天线，如果要求其形面误差产生的天线增益损失小于0.5dB，天线主反射面的形面误差就必须小于0.3mm，该误差不仅包括加工产生的误差，还应包括天线在轨时由于极端的真空环境和温差(可达250℃以上)环境对反射面型变的影响，这对于直径达几米的天线是一项异常艰难的任务。

此外，网状天线反射面的形面易受多种因素影响而产生形面变形，尤其对大型反射面天线，其电性能受到反射面形面不精确的影响更加显著。随着反射面口径不断增大、工作频段越来越高，天线反射面形变的精度评价及对其感知性能的影响问题愈加凸显。大型的网状抛物面天线，在运行时受到恶劣复杂环境的影响，天线结构产生形变，从而引起辐射方向图的畸变，导致天线指向跟踪误差，影响天线的信息感知能力，降低可靠性。因此研究网状天线反射面的形面精度，提高天线在轨性能和可靠性，是当前高精度天线应用的关键技术问题之一。

目前，工程上常用的分析方法是用天线反射面与理想反射面之间误差的均方根值来表示，即采用天线反射面与理想反射面之间误差的均方根值来表示；

其中，n为节点数(即面元数)，Δz_i为各节点的变形量，Δz为变形量的平均值。例如，唐淑娟.结构误差对反射面天线电性能的影响分析[D].陕西:西安电子科技大学,2008,DOI:10.7666/d.y1246023，该文献分析了反射面表面的随机误差对天线电性能的影响，明确了表面法向误差的均方根值与天线增益之间的关系。王从思.天线机电热多场耦合理论与综合分析方法研究[D].西安电子科技大学,2007，该文献采用高斯混合模型对天线反射面的误差分布细节进行了模拟，分析了在相同均方根误差情况下，不同误差分布细节对天线电性能的影响情况。

但是，以上两篇文献对天线电性能的评价仍是基于误差的均方根来表示，在误差均方根相同的情况下，由于误差分布形式不同，天线电性能会存在差异，因此，目前所采用的误差评价方法存在一定的局限性，不能准确评价网状天线反射面的形面精度。

发明内容

本发明的目的是解决现有网状天线所采用的误差评价方法存在一定局限性，不能准确评价网状天线反射面的形面精度的问题，提供一种基于信息熵的网状天线反射面误差分布评估方法。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案是：

一种基于信息熵的网状天线反射面误差分布评估方法，包括以下步骤：