本发明专利技术公开了一种平板裂缝天线阵面平面度的确定方法，主要解决现有方法没有考虑在实际工况中阵面平面度的变形误差和制造误差对电性能影响的问题。本发明专利技术的方法以天线结构力学分析为基础，根据所构建的阵面平面度变形误差和制造误差与电磁场远场方向图的函数关系式；分析了结构受力引起的阵面平面度变形误差对电性能的影响关系，同时也分析了阵面平面度制造误差对电性能的影响关系；依据所分析的误差对电性能的影响关系，通过优化的过程合理的分配变形误差和制造误差的比重，以实现对平板裂缝天线阵面平面度比较准确的确定。本发明专利技术可用于指导平板裂缝天线阵面平面度的加工、制造以及结构设计，提高平板裂缝天线的整体性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线
，具体是涉及在电性能指标的约束条件下，给出合理天线阵 面平面度的确定方法，可用于对平板裂缝天线的设计。技术背景阵面平面度是衡量评价平板裂缝天线质量的重要技术性能指标之一，它不仅直接影响 天线的口面效率，还影响天线方向图的主瓣宽度和副瓣电平。由于制造工艺的水平和天线 的工作环境都会引起天线阵面的平面度变化，而平面度的变化将直接影响天线的电性能。通常可通过对天线表面进行测量，确定其表面精度，进而推算出表面精度对天线电性能的 影响关系。表面精度要求通常与工作频率有关，工作频率越高，对表面精度的要求就越严， 一般要求表面精度是工作波长的1/16 1/32，但对于平板裂缝天线的表面精度，即阵面平 面度的确定至今还没有一套成熟的方法。目前，在国内外最常用的阵面平面度的确定方法有如下几种-(1) 反射面天线的反射面误差对天线增益的影响，公认鲁兹(Ruze)公式(Ruze J， Antenna Tolerance Theory—A Review, proceeding of ieee,1966)比较合适，鲁兹公式是针对 反射面天线采用统计方法给出了其表面精度与增益损失之间的关系。由于鲁兹公式是针对 反射面天线给出的，并且采用的是统计的方法，因此应用到平板裂缝天线阵面平面度的确 定存在着不妥之处。(2) 阵列天线的阵面公差分析理论，属于阵子位置误差对电性能影响，是通过阵子作 为理想点源来考虑，采用统计的方法来分析阵子的位置误差对电性能的影响情况，从而给 出对阵子所在平面的平面度的确定。这种方法在《现代雷达》1996年第18期"超低副瓣 阵列天线的公差分析"中有所报导。这种方法由于没有考虑缝隙阵的特性，而且同样采用 的是统计的分析方法，因而不能够全面反映阵面平面度的信息。此外，上述两种方法由于没有与天线实际工况进行结合，忽视了在实际工况中阵面平面 度的变形误差和制造误差对电性能的影响，同时又不是针对平板裂缝天线，因而对阵面平 面度的确定很不精确。 专利技术的内容本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种，以实现对平板裂缝天线阵面平面度比较准确的确定，提高平板裂缝天线的整体性 能。实现本专利技术的技术方案是，以天线结构力学分析为基础，根据阵面平面度变形误差和 制造误差与远场方向图的函数关系式，分析平板裂缝天线阵面变形误差和制造误差对远场 方向图的影响关系，采用优化的方法分配变形误差和制造误差的比重，即可确定平板裂缝 天线的阵面平面度，具体过程如下A. 对平板裂缝天线结构进行力学分析，并通过刚度方程得到平板裂缝天线结构位移信息<formula>formula see original document page 6</formula>:<formula>formula see original document page 6</formula>(1)式中，化]为平板裂缝天线结构的刚度矩阵，{勻为作用于平板裂缝天线结构上的荷载B. 从所述的位移信息{句中，提取出阵面平面度的变形误差A/OCp,、)；C. 利用阵面平面度的变形误差A/( ,々)，构建阵面平面度变形误差与远场方向图的函数关系式<formula>formula see original document page 6</formula>式中，五自,<formula>formula see original document page 6</formula>为平板裂缝天线阵面远场方向图，<formula>formula see original document page 6</formula>为平板裂缝天线 阵面缝隙/ 的远场方向阁表达式，《^分别为平板裂缝天线阵面远区场的水平角和俯仰角， /p,Wp,^分别为缝隙; 的缝长、缝宽和激励电压，A为传播常数，5,;^为缝隙;7的位置 坐标；D. 通过统计的方法分析变形误差与远场方向图的函数关系式，构建阵面平面度制造误 差与远场方向图的函数表达式<formula>formula see original document page 6</formula> (15)式中，CT为阵面平面度制造误差的均方根值；E. 分别计算阵面平面度变形误差与远场方向图的函数关系式和制造误差与远场方向图的函数表达式,得到变形误差和制造误差对平板裂缝天线阵面远场方向图的不同影响关系；F.根据变形误差和制造误差对平板裂缝天线阵面远场方向图的不同影响关系，采用优 化的方法分配变形误差和制造误差的比重，即可确定平板裂缝天线的阵面平面度。本专利技术由于采用平板裂缝天线阵面平面度变形误差和制造误差与远场方向图的函数关 系式，分析阵面平面度变形误差与制造误差对电性能的影响关系，进而合理地分配阵面平 面度变形误差与制造误差的比重，可更好地确定平板裂缝天线的阵面平面度。仿真试验证明，用本专利技术的方法可以给出更合理的阵面平面度误差分配比重，提高平 板裂缝天线的阵面平面度确定精度。 附图说明图1是平板裂缝天线的结构图；图2是本专利技术确定平板裂缝天线阵面平面度的流程图； 图3是平板裂缝天线的裂缝坐标关系图； 图4是平板裂缝天线的结构变形状况图； 图5是本专利技术应用的驻波线阵天线示意图； 图6是图5在变形周期"=4时的变形阵面功率方向图； 图7是图5在存在制造误差情况下的功率方向图。 以下参照附图对本专利技术作进一步详细描述。具体实施方式参照图1，平板裂缝天线的结构形式通常由辐射波导和耦合波导两层构成，耦合波导 作为激励源通过宽边中心倾斜缝与辐射波导耦合，该中心倾斜缝为耦合缝，分布在耦合波 导与辐射波导之间。辐射波导上层面宽边偏离中心线的纵缝进行辐射，该纵缝为辐射缝， 分布在辐射波导上层面。辐射波导与耦合波导相互垂直，以实现一根耦合波导可与多根辐 射波导进行耦合。本专利技术主要是为了给出，因此主要 研究的是针对辐射缝所在的阵面上半空间电磁辐射问题，这里将不涉及波导内部的问题。 由于平板裂缝天线存在阵面平面度问题，原来辐射缝位置发生改变，带来辐射缝空间相位 变化，进而影响空间电磁场分布，导致平板裂缝天线电性能降低。因此，本专利技术重点考虑是如何合理确定阵面平面度，以确保平板裂缝天线电性能指标。参照图2，本专利技术对平板裂缝天线阵面平面度的确定，是在考虑平板裂缝天线阵面平 面度包含变形误差和制造误差两种因素的基础上，构建阵面平面度变形误差和制造误差与 远场方向图的函数关系式，分析平板裂缝天线阵面变形误差和制造误差对远场方向图的影响关系，并采用优化的方法分配变形误差和制造误差的比重，即可确定平板裂缝天线的阵 面平面度，具体步骤如下第一步给出平板裂缝天线结构位移信息^)应用结构分析软件ANSYS对平板裂缝天线结构进行力学分析，建立平板裂缝天线结 构的几何模型，施加载荷向量，通过刚度方程得到平板裂缝天线结构的位移信息^):式中，为平板裂缝天线结构的刚度矩阵，为作用于平板裂缝天线结构上的荷载第二步从所述的位移信息l"中，提取出阵面平面度的变形误差V0V々) 由于位移信息^1中含有除阵面平面度的变形误差V(、,^)以外的其本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种平板裂缝天线阵面平面度的确定方法，包括如下过程： Ａ．对平板裂缝天线结构进行力学分析，并通过刚度方程得到平板裂缝天线结构位移信息｛δ｝： ｛δ｝＝［Ｋ］↑［－１］｛ｐ｝ （１） 式中，［Ｋ］为平板裂缝天线结构的刚度矩阵，｛Ｐ｝为作用于平板裂缝天线结构上的荷载向量； Ｂ．从所述的位移信息｛δ｝中，提取出阵面平面度的变形误差Δｆ（ｘ↓［ｐ］，ｙ↓［ｐ］）； Ｃ．利用阵面平面度的变形误差Δｆ（ｘ↓［ｐ］，ｙ↓［ｐ］），构建阵面平面度变形误差与远场方向图的函数关系式： Ｅ↓［ｔｏｔａｌ］（θ，φ）＝＊ｆ↓［ｐ］（ｌ↓［ｐ］，ｗ↓［ｐ］，Ｖ↓［ｐ］，θ，φ）ｅ↑［ｊｋ ｓｉｎθ［ｘ↓［ｐ］ｃｏｓφ＋ｙ↓［ｐ］ｓｉｎφ］↓［ｅ↑［ｊｋΔｆ（ｘ↓［ｐ］，ｙ↓［ｐ］）ｃｏｓθ］ （１１） 式中，Ｅ↓［ｔｏｔａｌ］（θ，φ）为平板裂缝天线阵面远场方向图，ｆ↓［ｐ］（ｌ↓［ｐ］，ｗ↓［ｐ］，Ｖ↓［ｐ］，θ，φ）为平板裂缝天线阵面缝隙ｐ的远场方向图表达式，θ，φ分别为平板裂缝天线阵面远区场的水平角和俯仰角，ｌ↓［ｐ］，ｗ↓［ｐ］，Ｖ↓［ｐ］分别为缝隙ｐ的缝长、缝宽和激励电压，ｋ为传播常数，ｘ↓［ｐ］，ｙ↓［ｐ］为缝隙ｐ的位置坐标； Ｄ．通过统计的方法分析变形误差与远场方向图的函数关系式，构建阵面平面度制造误差与远场方向图的函数表达式： ＊＝＊ｆ↓［ｐ］（ｌ↓［ｐ］，ｗ↓［ｐ］，Ｖ↓［ｐ］，θ，φ）ｅ↑［ｊｋ ｓｉｎθ［ｘ↓［ｐ］ｃｏｓφ＋ｙ↓［ｐ］ｓｉｎφ］］ｅｘｐ（－σ↑［２］／２（ｋｃｏｓθ）↑［２］） （１５） 式中，σ为阵面平面度制造误差的均方根值； Ｅ．分别计算阵面平面度变形误差与远场方向图的函数关系式和制造误差与远场方向图的函数表达式，得到变形误差和制造误差对平板裂缝天线阵面远场方向图的不同影响关系； Ｆ．根据变形误差和制造误差对平板裂缝天线阵面远场方向图的不同影响关系，采用优化的方法分配变形误差和制造误差的比重，即可确定平板裂缝天线的阵面平面度。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：段宝岩，宋立伟，郑飞，王伟，李华平，王从思，李鹏，李娜，周金柱，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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