[发明专利]基于解析机电耦合模型的网状天线结构稳健性设计方法

摘要

本发明公开了一种基于解析机电耦合模型的网状天线结构稳健性设计方法，具体步骤包括：(1)输入网状天线几何参数、材料参数、索网参数与电参数；(2)计算理想天线远区辐射电场；(3)计算理想天线远区辐射功率；(4)建立天线结构有限元模型；(5)计算三角形单元节点几何关系矩阵；(6)计算索网单元与连接节点灵敏度矩阵；(7)基于解析机电耦合模型计算电性能一阶、二阶系数矩阵；(8)计算电性能对索网单元长度误差的一阶、二阶系数矩阵；(9)计算天线远区辐射功率平均值；(10)判断电性能是否满足要求；(11)输出索网参数与辐射功率方向图；(12)更新索网参数。本发明可实现网状天线面向电性能的结构稳健性设计。

主权项

1.基于解析机电耦合模型的网状天线结构稳健性设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)输入网状天线几何参数、前后网面最小距离的几何参数，杨氏弹性模量的材料参数，材料参数、索网参数与电参数；(2)根据网状天线几何参数与电参数，利用物理光学法计算理想天线远区辐射电场；(3)根据理想天线远区辐射电场信息，通过下式计算理想天线远区辐射功率：其中，P₀表示理想天线远区辐射功率，E₀表示理想天线远区辐射电场，下标0代表理想天线，上标*表示取共轭运算；(4)建立天线结构有限元模型根据用户提供的天线几何参数、材料参数、索网参数建立天线结构有限元模型，其中索网结构采用只受拉的杆单元进行建模，桁架结构采用梁单元进行建模，金属丝网结构采用具有膜特性的三角形单元进行建模；(5)计算三角形单元节点几何关系矩阵根据天线结构有限元模型，依托描述金属丝网结构的三角形单元特性，根据三角形单元节点在结构有限元模型中的位置关系，计算三角形单元节点几何关系矩阵；(6)计算索网单元与连接节点灵敏度矩阵根据天线结构有限元模型，依托索网结构在有限元模型中的位置关系，结合索网张力大小，计算索网单元与连接节点灵敏度矩阵；(7)基于解析机电耦合模型计算电性能一阶、二阶系数矩阵；(8)计算电性能对索网单元长度误差的一阶、二阶系数矩阵；(9)计算天线远区辐射功率平均值；(10)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(11)，否则转至步骤(12)；(11)输出索网参数与辐射功率方向图，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，输出索网参数与辐射功率方向图；(12)更新索网参数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，更新索网参数，转至步骤(1)。