[发明专利]面向增益和指向的星载有源相控阵天线结构热变形补偿方法

摘要

本发明公开了一种面向增益和指向的星载有源相控阵天线结构热变形补偿方法，包括确定天线的结构参数、材料属性和电磁参数，确定天线环境热载荷，计算太阳照射下天线温度场分布，确定T/R组件热功耗，计算T/R组件热功耗下天线温度场分布，叠加温度场，计算天线结构热变形，提取阵元几何中心的位置偏移量，计算阵元空间相位的附加误差，确定阵元激励电流的幅度和相位分布，计算天线电性能，判断增益和指向是否同时满足要求，计算天线理想主波束指向的单位矢量、阵元空间相位的调整量、补偿后阵元激励电流相位值。本发明结合相位调整法，实现了对变形星载有源相控阵天线的电性能补偿。解决由结构热变形导致的天线电性能恶化问题，确保天线能够正常工作。

主权项

面向增益和指向的星载有源相控阵天线结构热变形补偿方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)根据星载有源相控阵天线的基本结构，确定天线的结构参数、材料属性和电磁工作参数；所述星载有源相控阵天线的结构参数，包括天线中单元的行数M、列数N及单元间距dx和dy、印制板、纸蜂窝、铝蜂窝上面板、铝蜂窝、铝蜂窝下面板及T/R组件的几何参数；所述星载有源相控阵天线的材料属性包括弹性模量、泊松比、剪切模量、密度、导热系数和热膨胀系数；所述星载有源相控阵天线的电磁参数包括天线的单元形式和中心工作频率f；(2)根据星载有源相控阵天线的工作环境，确定天线热载荷；(3)根据星载有源相控阵天线结构参数、材料属性和热载荷，利用热分析软件，计算太阳照射下的天线温度场分布；(4)根据星载有源相控阵天线工作环境，确定T/R组件的热功耗；(5)根据星载有源相控阵天线结构参数、材料属性和T/R组件的热功耗，利用热分析软件，计算T/R组件热功耗作用下的天线温度场分布；(6)将太阳照射下的天线温度场和T/R组件热功耗作用下天线温度场进行叠加，将叠加后的温度作为载荷计算星载有源相控阵天线的结构热变形；(7)根据星载有源相控阵天线的结构热变形，提取天线阵元几何中心节点的位置偏移量；(8)根据星载有源相控阵天线阵元的位置偏移量，计算阵元空间相位的附加误差；(9)采用泰勒加权，确定星载有源相控阵天线各阵元的激励电流的幅度和相位分布；(10)利用星载有源相控阵天线的排布形式、空间相位的附加误差、阵元激励电流的幅度和相位分布，基于机电耦合模型，计算天线的电性能；(11)判断天线增益和指向是否满足要求，若不满足要求，转到步骤(12)，若满足要求，转到步骤(15)；(12)计算星载有源相控阵天线理想主波束指向的单位矢量；(13)根据理想主波束指向的单位矢量，利用阵元空间相位的附加误差，计算阵元空间相位的调整量；(14)根据阵元激励电流初始相位，利用阵元空间相位的调整量，计算补偿后阵元激励电流相位值，转到步骤(10)；(15)得到补偿天线结构热变形的激励电流相位最佳调整量。