基于机电热三场耦合的有源相控阵天线电性能预测方法

基于机电热三场耦合的有源相控阵天线电性能预测方法,陕西西安电子科技大学 作者:段宝岩,王从思,李鹏,张福顺,朱敏波,郑飞,保宏,仇原鹰,王伟,冯昕罡,高慧莲,宋立伟 ,热管理网专利下载
热管理专利详情:
  • 作者:段宝岩,王从思,李鹏,张福顺,朱敏波,郑飞,保宏,仇原鹰,王伟,冯昕罡,高慧莲,宋立伟
  • 申请人:西安电子科技大学
  • 国省名称:陕西
  • 公开号:CN101344564B
  • 公开日:2009-01-14
  • 专利类别:发明公开
  • 文件大小:990.5KB
专利摘要:
本发明公开一种基于结构、电磁、热三场耦合的有源相控阵天线电性能预测方法,主 要解决有源相控阵天线结构和热设计中机电热分离的问题。其过程是:基于有源相控阵天 线结构和热设计参数,确定结构和T/R组件温度;根据温差载荷分析结果,进行天线有限 元分析;得到天线热载荷与环境载荷下的结构变形,分析天线辐射单元的相位差;利用热 分析结果,确定T/R组件激励电流的幅相误差;通过辐射单元相位差和激励电流幅相误差, 得到天线的口径场幅相分布;利用口径场分布和阵面照射函数,计算天线远区电场方向图; 得到天线电性能参数,实现有源相控阵天线的结构、电磁、热耦合分析。本发明可用于指 导有源相控阵天线的结构设计、热设计及电性能耦合分析与评价。

专利主权项:
1.一种基于机电热三场耦合的有源相控阵天线电性能预测方法,包括如下过程: (1)根据有源相控阵天线的结构参数,确定有源相控阵天线结构的有限元模型, 得到阵面每一个辐射单元的理论坐标(x,y,0); (2)利用热分析软件,建立有源相控阵天线的热分析模型,确定散热设计参数, 并对该模型施加温度浸透、温度梯度,得到有源相控阵天线阵面辐射单元和T/R组件的 温度分布T; (3)设定有源相控阵天线的参考温度T0,并将所述的阵面辐射单元和T/R组件的 温度分布与该参考温度比较,确定该天线结构温差载荷FΔT; (4)利用有源相控阵天线结构的有限元模型和热分析模型,确定有源相控阵天线 的约束条件和边界条件,根据温差载荷及风荷、重力两种环境载荷,确定该天线的全部 等效载荷,得到包括阵面辐射单元的位置偏移量(Δx,Δy,Δz)在内的结构位移场; (5)根据阵面辐射单元的位置偏移,确定辐射单元的位置变化在远区目标处导致 的空间相位误差 id="icf0001" file="A2008101506320002C1.tif" wi="7" he="3" top= "126" left = "54" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/> (6)根据有源相控阵天线T/R组件的温度分布,以及实验得到的T/R组件的温度 电流曲线图,得到T/R组件激励电流的幅度变化量ΔI和相位变化量 id="icf0002" file="A2008101506320002C2.tif" wi="8" he="4" top= "142" left = "149" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/> (7)根据辐射单元位置偏移引起的相位误差 id="icf0003" file="A2008101506320002C3.tif" wi="5" he="3" top= "151" left = "119" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>和激励电流的幅相变化量ΔI和 id="icf0004" file="A2008101506320002C4.tif" wi="8" he="4" top= "158" left = "25" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>得到有源相控阵天线口径场幅度IA和相位 id="icf0005" file="A2008101506320002C5.tif" wi="4" he="4" top= "158" left = "114" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>的分布; (8)利用辐射单元的单元方向图和阵面照射函数以及口径场幅相分布IA、 id="icf0006" file="A2008101506320002C6.tif" wi="6" he="4" top= "166" left = "170" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>和 天线阵面辐射单元的排列形式,计算有源相控阵天线的副瓣电平、波束指向和增益这些 电性能参数; (9)根据有源相控阵天线的电性能指标要求,判断计算出的天线电性能参数是否 满足要求,如果满足要求则天线结构设计和热设计合格;否则,修改结构设计参数和热 设计参数,并重复步骤(1)至步骤(8),直至满足要求。

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