[发明专利]基于单元节点位移的反射面天线平均功率方向图建模方法

摘要

本发明公开了一种基于单元节点位移的反射面天线平均功率方向图建模方法，包括：输入反射面天线几何参数与电参数；计算理想天线远区辐射电场；计算理想天线远区辐射功率；进行反射面三角形网格划分；计算单元节点位移与单元中心点位移的节点转换矩阵；组集单元节点位移与单元中心点位移的总体转换矩阵；计算电场相对单元节点位移的单元一阶导数、二阶Hessian阵；组集电场相对单元节点位移的总体一阶导数、二阶Hessian阵；计算电场相对单元中心点位移的总体一阶导数、二阶Hessian阵；输入表面随机误差均方根值；计算天线远区辐射功率平均值；判断电性能是否满足要求；输出辐射功率方向图；更新表面随机误差均方根值。本发明可指导反射面天线面板加工与制造。

主权项

1.基于单元节点位移的反射面天线平均功率方向图建模方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)输入反射面天线几何参数与电参数输入用户提供的反射面天线几何参数与电参数；其中几何参数包括半径、焦距；电参数包括工作波长、自由空间波常数、口径场幅度分布函数、锥销电平、口径场形状指数以及包括天线增益、波瓣宽度、副瓣电平、指向精度在内的电性能要求；(2)计算理想天线远区辐射电场根据反射面天线几何参数与电参数，利用几何光学法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，G0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)进行反射面三角形网格划分根据用户提供的天线几何参数与工作波长，将反射面口径面划分为一系列等边三角形单元，等边三角形单元边长满足以下关系式其中，λ为工作波长，l为口径面等边三角形边长；(5)计算单元节点位移与单元中心点位移的节点转换矩阵根据反射面三角形网格划分后三角形单元信息，通过下式计算单元节点位移与单元中心点位移的节点转换矩阵其中，Ki表示第i个单元节点位移与其环绕的单元中心点位移之间的节点转换矩阵，mi为反射面三角形网格划分后环绕第i个单元节点的三角形单元数目，Ki的维数为mi行1列，上标T表示转置运算；(6)组集单元节点位移与单元中心点位移的总体转换矩阵根据反射面三角形网格划分后三角形单元信息，将单元节点位移与单元中心点位移的节点转换矩阵，按照三角形单元信息进行组集，通过下式组集单元节点位移与单元中心点位移的总体转换矩阵其中，K表示单元节点位移与单元中心点位移的总体转换矩阵，Ki为第i个单元节点位移与单元中心点位移的节点转换矩阵，N为单元节点总数；(7)计算电场相对单元节点位移的单元一阶导数、二阶Hessian阵；(8)组集电场相对单元节点位移的总体一阶导数、二阶Hessian阵；(9)计算电场相对单元中心点位移的总体一阶导数、二阶Hessian阵；(10)输入表面随机误差均方根值根据反射面天线面板加工制造误差，输入天线表面随机误差均方根值；(11)计算天线远区辐射功率平均值；(12)判断电性能是否满足要求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(13)，否则转至步骤(14)；(13)输出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，输出辐射功率方向图；(14)更新表面随机误差均方根值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，更新表面随机误差均方根值，转至步骤(10)。