随机参数反射面天线机电集成稳健优化设计

针对反射面天线风荷与结构参数具有随机性的特点,提出了随机因素下机电集成设计方法.首先,导出了随机因素下反射面天线电磁场与位移场的场耦合关系式.其次,提出了基于新关系式的机电集成稳健优化设计模型,给出了求解的策略与方法.最后,将所提出的理论与方法应用于某8m与40m天线中,得到了满意的结果.     

Coons曲面结合B样条拟合大型面天线变形反射面

为了精确反映变形反射面实际形状,该文提出了一种新的分块拟合方法。该方法首先对变形反射面进行分环分块划分,再对每个块域分别进行Coons曲面拟合,并采用周向三次与径向二次B样条曲线来确定块域的边界条件,进而得到准确的反射面变形整体和局部信息。通过对不同情况下某16m天线的机电性能综合分析,证明了此方法是准确、有效的。     

型面周期性误差对环形桁架可展开天线 电性能的影响及其消除方法

环形桁架可展开天线的型面由一系列面片拼合而成,其电性能由这些面片的大小和形状决定.本文针对环形可展开天线型面周期性几何逼近误差导致天线远场方向图存在电平较高的栅瓣的问题,提出了通过破坏误差周期性来消除其对电性能影响的方法.首先,分析了型面几何逼近误差的周期性及其对天线电性能的影响;其次,提出两种消除型面几何逼近误差周期性的方法,一是在径向引入破坏因子,二是改变型面环向轮廓形状;最后,建立优化模型,求出同时满足用户电性能和结构要求的网面分环数和破坏因子.数值仿真表明本文提出的型面优化设计方法既能在保证天线增益的条件下消除栅瓣,又不导致天线结构过于复杂.     

通信天线信道容量机电耦合建模及阵元位置灵敏度分析

以相控阵天线为代表的下一代通信基站天线正在向着高频段、高增益、高密度、高指向精度方向发展,机械结构因素对通信系统信道质量的影响与制约越来越明显、机电耦合问题越来越突出.为有效保证复杂环境下5G/6G通信容量目标的实现,本文针对通信基站相控阵天线的机电热耦合问题,建立了融合阵元位置偏移、姿态偏转及温度分布等因素的基站天线信道容量机电耦合模型,可据此快速评估射频器件发热环境下通信指标退化情况;构建了阵列天线电场强度与信道容量对阵元随机位置误差的灵敏度模型,分析比较了不同工作条件下各阵元随机位置误差对通信指标的影响规律.     

全场热源分析方法及其在实验固体力学研究中的应用

金属材料在塑性变形及疲劳过程中均伴随着能量的耗散,耗散能的大小与分布可充分反映材料内部的应力应变状态与损伤程度。全场热源分析方法借助于红外热成像技术,通过建立合适的热传导模型将由实验获取的温度场转化为热源信息,进而实现对耗散能的估值。本文介绍了基于实验力学的全场热源分析方法,建立从二维到"零维"的热传导模型,解决由温度场到热源的计算反求问题;然后利用该方法针对三种典型的固体力学问题展开研究,包括应力集中效应、塑性失稳现象以及疲劳问题。研究结果表明,全场热源分析方法可有效表征非均匀变形过程及疲劳损伤。     

星载智能天线结构的机电热耦合优化分析

基于提高星载智能天线电性能和降低作动器能耗的目的,提出了一种以天线增益和作动器能耗为目标函数的结构、电磁、热耦合优化模型,其中约束条件包括杆件结构强度、作动器结构强度和作动器主动行程等,并把太阳热辐射作为初始外载荷.8m天线在六种不同工况下的耦合优化分析结果证明了该机电热耦合优化模型的有效性.     

基于机电耦合的有源相控阵天线辐射和散射特性综合优化

针对有源相控阵天线的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)计算复杂、缩减困难,以及RCS与辐射性能难以兼顾问题,基于阵面结构变形与安装引起的辐射单元位置偏移分析,利用辐射单元相位误差,建立了有源相控阵天线阵列散射因子RCS的机电耦合模型.并基于该耦合模型,应用粒子群优化算法,优化阵面所有辐射单元的安装高度,以实现有源相控阵天线辐射性能和散射性能的全优.仿真结果表明,所建立的耦合模型及综合优化方法能够在保证有源相控阵天线辐射性能的条件下,有效缩减其RCS,具有重要的工程应用价值.     

大型面天线CAE分析与电性能计算的集成

研究了CAD/CAE集成建模技术和天线组合结构理论,基于反射面位移场并采用PO法分析天线远区电场,解决了由背架、反射面和中心体组成的组合结构网格自动划分难题,开发了面向大型雷达天线结构的集成分析系统.此系统可辅助结构设计人员对天线结构参数进行修改,对结构形状、分布方式进行调整,对天线加工精度、装配精度提出合理要求.工程案例的应用结果证明了该系统的有效性与准确性.     

基于ANSYS与Delphi天线电性能分析平台的设计

天线结构设计人员由于不甚了解电磁理论，不能进行严格理论分析和计算，只是依靠经验设计天线机械结构，从而保证天线反射面满足电气设计人员提出的精度指标要求。结果在工程中造成浪费。因此，有必要建立天线电性能分析平台，在天线虚拟电子样机设计之后，利用该平台计算天线电性能，判断天线结构是否满足要求。该平台可用来指导天线结构设计人员的工作，改进天线设计手段和方法，提升设计分析质量，降低天线设计与制造成本。