[发明专利]一种基于机电耦合的大型赋形双反射面天线的指向调整方法

摘要

本发明公开了一种基于机电耦合的大型赋形双反射面天线指向调整方法，包括(1)建立天线结构有限元模型；(2)确定天线赋形主反射面的分段拟合面；(3)计算主反射面热变形后的有限元节点坐标，副反射面转动角及顶点位移量；(4)确定变形后的天线赋形主反射面的最佳吻合面；(5)计算天线主反射面温度分布造成的天线指向偏差；(6)计算天线热变形引起的副反射面指向偏差；(7)计算天线因结构热变形造成的总指向偏差；(8)将局部坐标系下天线的总指向偏差转换为大地坐标系下天线的指向调整量；(9)计算调整后的天线指向与波束指向。本发明通过调整天线伺服系统的方位俯仰角来改善天线的电性能，其分析与计算过程更加简洁和高效。

主权项

一种基于机电耦合的大型赋形双反射面天线指向调整方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：(1)根据大型赋形双反射面天线的结构参数、工作频率及材料属性，在ANSYS软件中建立未变形赋形双反射面天线结构有限元模型，提取天线有限元模型中未变形赋形主反射面的节点坐标、单元信息和副反射面的节点坐标和单元信息；(2)用分段抛物面去拟合未变形赋形双反射面天线主反射面，通过计算得到未变形赋形双反射面天线主反射面的分段拟合面；(3)根据大型赋形双反射面天线所处环境的温度分布，在ANSYS软件中对未变形赋形双反射面天线有限元模型加载温度载荷，然后计算在该温度分布下的变形赋形双反射面天线有限元模型中的各个节点坐标；(4)将大型赋形双反射面天线主反射面的分段拟合面整体平移、旋转，同时将每段拟合面进行焦距变化和轴向移动去吻合变形后的天线主反射面，利用遗传算法，优化计算得到大型赋形双反射面天线主反射面的最佳分段吻合面；(5)根据计算得到的变形后天线主反射面的最佳吻合面，假设在副反射面和焦点位置都不发变化的情况下，基于反射面天线的机电耦合模型，计算天线主反射面因热变形导致的天线指向所在的局部坐标系的xoz平面和yoz平面的偏差；(6)根据ANSYS软件计算得到的天线副反射面顶点在局部坐标系中的xoz平面和yoz平面内的位移量或转动量，计算天线的副反射面在这两个平面内的横向移动，假设天线主反射面处于理想情况下，并且天线副反射面只有移动而无转动或者只有转动而无移动，根据这些条件，基于反射面天线的机电耦合模型，计算出天线因副反射面移动或转动引起的在xoz平面和yoz平面的指向偏差；(7)将天线赋形主反射面和副反射面因热变形分别引起的局部坐标系中xoz平面和yoz平面内的指向偏移量进行求和，计算局部坐标系中天线因热变形引起的总指向偏差；(8)利用天线主反射面所处的局部坐标系和天线整体所处的大地坐标系之间的关系，通过坐标转换，将局部坐标系下天线的总指向偏差转换为大地坐标系下天线的指向偏差，计算出天线因热变形引起的大地坐标系中的指向调整量；(9)根据天线的指向调整量，调整天线的俯仰方位角，计算调整后的天线电性能；如果电性能提高满足要求，则该调整量为最佳指向调整量，如果不满足要求，则调整天线结构有限元模型中的材料属性参数，重复步骤(3)～(9)，直至满足要求。