[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

摘要

本发明公开了一种载荷变形下的圆柱共形阵列天线电性能预测方法，包括：确定圆柱共形阵列天线的结构参数和电磁参数，并进行结构载荷变形分析，计算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，及两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；确定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；确定阵元激励幅度和相位，计算每个阵元的空间相位差，计算远区场强分布方向图；建立机电耦合模型计算天线电性能参数；判断计算出的电性能参数是否满足要求。本发明可用于定量评价载荷环境下天线结构变形对圆柱共形阵列天线电性能的影响，从而指导圆柱共形阵列天线的结构设计。

主权项

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dz；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。