[发明专利]一种载荷变形下的圆柱共形阵列天线电性能预测方法

权利要求书

1.一种载荷变形下的圆柱共形阵列天线电性能预测方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)确定圆柱共形阵列天线初始结构设计方案；

(2)根据圆柱共形阵列天线的初始结构设计方案，确定圆柱共形阵列天线的结构参数、材料属性和电磁工作参数；圆柱共形阵列天线的结构参数，包括圆柱半径r，阵面内阵元的周向行数M、轴向列数N、相邻阵元在周向的圆心角γ和轴向的间距d_z；以及确定圆柱共形阵列天线T/R组件，阵面框架、安装支架及天线单元的材料属性，包括密度、弹性模量、泊松比以及热膨胀系数；确定圆柱共形阵列天线的工作频率f；

(3)利用力学分析软件对圆柱共形阵列天线进行结构载荷变形分析，其结构载荷包括振动载荷、热载荷；

(4)基于圆柱共形阵列天线进行结构载荷变形分析的结果，获得每个阵元的周向、轴向位置偏移量，求出变形后阵元的新位置；

(5)根据变形后阵元的新位置，建立阵元直角坐标系及阵元球坐标系；

(6)确定阵元直角坐标系与阵元球坐标系之间的转换矩阵；

(7)基于阵元球坐标系下的阵元方向图，利用阵元直角坐标系与阵元球坐标系之间的转换矩阵，求出阵元直角坐标系下的阵元方向图；

(8)根据变形后阵元的新位置，确定阵元直角坐标系与阵列直角坐标系的转换矩阵；

(9)基于阵元直角坐标系下的阵元方向图，利用阵元直角坐标系与阵列直角坐标系的转换矩阵，求出阵列直角坐标系下的阵元方向图；

(10)根据口面加权分布，确定阵元激励幅度和相位；

(11)结合圆柱共形阵列天线相位参考点的位置和变形后阵元的新位置，计算每个阵元在目标处的空间相位差；

(12)利用场强极化特征，结合阵列直角坐标系下的阵元方向图、阵元激励幅度和相位、阵元的空间相位差，对远区空域场强进行矢量叠加，计算远区场强分布方向图；

(13)利用远区场强分布方向图，建立圆柱共形阵列天线的机电耦合模型；

(14)根据圆柱共形阵列天线的机电耦合模型，计算天线电性能参数，并分析电性能相对天线设计指标的恶化程度；

(15)根据天线设计要求，判断计算出的电性能参数是否满足要求，如果满足要求则天线结构设计合格；否则修改天线结构设计方案，并重复步骤(1)至步骤(14)，直至满足要求。

2.根据权利要求1所述的载荷变形下的圆柱共形阵列天线电性能预测方法，其特征在于，所述的步骤(2)按如下过程进行：

根据圆柱共形阵列天线的初始结构设计方案，将阵面内阵元按照周向行、轴向列的顺序编号为(m,n)，其中m为1～M之间的整数，代表圆柱共形阵列天线第M行阵元的编号，n为1～N之间的整数，代表圆柱共形阵列天线第N列阵元的编号。

3.根据权利要求1所述的载荷变形下的圆柱共形阵列天线电性能预测方法，其特征在于，所述的步骤(4)按如下过程进行：

(4a)根据步骤(3)中圆柱共形阵列天线结构载荷变形分析的结果，获得每个阵元的周向位置偏移量Δd_mn和轴向位置偏移量Δz_mn；

(4b)设阵面内(m,n)个阵元的设计坐标为(x_mn,y_mn,z_mn)，阵元的局部外法线方向与x轴的夹角为γ_mn，其中，x_mn＝r·cosγ_mn，y_mn＝r·sinγ_mn，可知：

式中，r为圆柱半径；

(4c)结合阵元的周向位置偏移量Δd_mn和轴向位置偏移量Δz_mn，周向弧长Δd_mn对应的圆心角为可知变形后阵元的新位置(x’_mn,y’_mn,z’_mn)：