本项目提供了一种基于近似与灵敏度分析的反射面天线机电集成优化设计方法,步骤包括:1)输入反射面天线结构参数和电参数;2)建立机电集成优化模型;3)建立结构有限元模型;4)求解结构有限元模型;5)采用近似方法计算远区电场;6)判断电性能指标是否满足要求;7)结构灵敏度分析;8)电性能灵敏度分析;9)电性能对结构设计参数的灵敏度;10)更新结构设计参数;11)输出天线结构设计方案。本发明通过采用近似计算方法获得变形反射面天线远区电场,采用灵敏度分析获得迭代搜索方向,该方法克服了现有技术的不足,具有计算时间少,收敛速度快的优点。
1.基于近似与灵敏度分析的反射面天线机电集成优化设计方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)输入反射面天线结构参数和电参数
(2)建立机电集成优化模型
(3)建立结构有限元模型
(4)求解结构有限元模型
(5)采用近似方法计算远区电场
(6)判断电性能指标是否满足要求
(7)结构灵敏度分析
θ表示远场观察点俯仰角;
无输入用户提供的反射面天线的结构参数和电参数信息,其中结构参数包含口径、焦距、反射面板尺寸与厚度参数、背架辐射梁尺寸与截面参数、中心体尺寸参数和载荷参数,电参数包含工作波长、馈源总辐射功率参数和要求的电性能参数,如增益、指向精度等;
目段宝岩等人在中国专利“基于拟合变形反射面的天线电性能预测方法”中,公开了一种基于拟合变形反射面的天线电性能预测方法。该方法利用实际变形面构造一相近的拟合变形反射面,并在拟合变形反射面上进行电性能计算。但该方法存在的不足是,采用拟合变形反射面代替实际反射面进行电性能计算,其计算量比较大;同时,由于该方法无法提供较为准确的优化迭代搜索方向,使得优化迭代费时,优化时间较长。郑飞等人在中国专利“基于误差因素的反射面天线机电综合分析方法”中,公开了一种基于误差因素的反射面天线机电综合分析方法。该方法通过将结构网格转化为电磁分析网格,进行电性能计算。但该方法同样存在计算时间长,无法提供较为准确的优化迭代搜索方向,优化迭代耗时的问题。因此有必要针对上述方法计算时间长、迭代搜索方向不准确的问题,进行基于近似与灵敏度分析的反射面天线机电集成优化设计方法研究。
有如下创新点:
第一,通过采用近似方法获得变形反射面天线的远区电场,克服了现有技术计算量大的不足,缩短了计算时间,实现了变形反射面天线的快速计算。
第二,通过采用结构灵敏度分析与电性能灵敏度分析,获得了电性能对结构设计参数的灵敏度信息,并依据此灵敏度信息构建了迭代搜索方向,提供了准确的优化迭代搜索方向,减少了优化迭代时间,具有收敛速度快的优点。
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