【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于飞行器天线，涉及飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法。
技术介绍
1、天线罩会对天线的电性能产生影响，从几何光学的角度出发，电磁波在透过天线罩的过程中，幅度和相位会受到影响，通过变厚度设计，可以有效改善流线形天线罩引起的相位畸变，从而改善电性能。
2、现有变厚度设计技术均只考虑了理想情况下的电性能，尚不存在考虑误差作用下的天线罩厚度设计问题。本专利技术提出了一种稳健变厚度设计方法，可以兼顾理想情况下的电性能以及误差情况下的电性能稳健性。其核心方案在于计算主极化分量透射系数，提取其实部和虚部的变化区间，将天线罩上各处的主极化分量透射系数形成的矩形区间相加，得到远场方向图的变化区间，并从中提取增益的变化区间，得到增益损失的最大值，建立并求解优化设计模型。
3、现有技术均只进行了无误差情况下的天线罩的变厚度设计，当天线罩参数存在误差时，其电性能难以保证。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，解决了现有天线罩的变厚度设计没有考虑天线罩参数存在误差的情况，使其电性能难以得到保证的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，包括以下步骤：
3、步骤1，将天线罩的厚度按照罩体的高度方向进行离散化；
4、步骤2，确定厚度的取值范围，并对离散点处的厚度赋初值；
5、步骤3，计算天线的远场，从中提取增益g1和主波束位置b1；
6、步骤4
7、步骤5，确定天线罩引起的瞄准误差bse；
8、步骤6，将天线罩上各处入射角、极化角、厚度及相对介电常数离散化；
9、步骤7，计算主极化分量透射系数，提取实部和虚部的变化区间；
10、步骤8，提取增益的变化区间，得到增益损失的最大值；
11、步骤9，建立并求解优化设计模型，得到最优的天线罩厚度分布，判断优化后天线罩电性能指标和厚度分布是否满足预设要求。
12、其中，步骤1包括沿罩体的高度，以天线罩的底面中心为原点、底面为xy平面建立一个坐标系o-xyz，罩体高度沿z方向，沿z方向均匀选取n个离散点，其坐标记为z1,z2,...,zn。
13、步骤2的具体过程如下：
14、步骤2.1，一体成形的飞行器天线罩采用半波长壁厚，半波长壁厚的计算公式为：
15、
16、式中，λ是波长，εr是天线罩材料的相对介电常数，α是入射电磁波对罩壁的入射角；
17、步骤2.2，根据罩体的结构性能要求确定n，n越大罩壁越厚，其结构性能越好，同时电性能也会越差，故取能满足结构性能要求的最小的n值；
18、步骤2.3，计算出在内部天线的扫描过程中，天线辐射的电磁波对罩壁的入射角的最小值αmin和最大值αmax；
19、步骤2.4，按下式确定厚度取值的最小值dmin和最大值dmax：
20、
21、
22、步骤2.5，在区间[dmin,dmax]内随机选取一组数作为步骤1中离散点处的厚度值。
23、步骤3的具体过程如下：
24、步骤3.1，将步骤1中建立的坐标系的x、y、z方向的分量分别用i、j、k表示，根据已知的天线口径场分布f(x，y)，计算天线的远场场值
25、
26、式中，θ，是观察点在o-xyz中的球坐标角，k0为自由空间传播常数，λ是天线的波长，根据天线工作频率f和光速c，通过公式计算得到，s为积分单元的面积；
27、步骤3.2，根据透过理想天线的远场绘制天线远场方向图，并从方向图中提取增益g1和主波束位置b1电性能指标。
28、步骤4的具体过程如下：
29、步骤4.1，根据天线罩的几何形状与入射的口径场，求出天线罩上各点处的入射角α和极化角β，即将电磁波入射线与入射点处的法线夹角记为入射角α，将电磁波的极化方向与入射平面的夹角记为极化角β，其中入射平面由电磁波入射线与入射点处的法线构成；
30、步骤4.2，根据离散点处的厚度值d1，d2，...，dn，使用三次b样条插值方法得到光滑的天线罩的厚度轮廓：
31、d(z)＝fcubic-b-spline(d1，...，dn) (5)
32、步骤4.3，根据天线罩各处的厚度d、相对介电常数εr、损耗角正切tanδ，计算蒙皮上各点处的水平极化分量透射系数th和垂直极化分量透射系数tv：
33、
34、
35、其中，a＝ch(jvd)，d＝ch(jvd)，zh＝cosα，这些参数均为中间变量，rh、rv分别为th、tv的实部，ih、iv分别为th、tv的相位；
36、步骤4.4，根据水平极化分量透射系数th和垂直极化分量透射系数tv，得到主极化分量的透射系数：
37、tm＝th cos2β+tv sin2β＝rm+jim (18)
38、其中，rm、im分别为tm实部和虚部；
39、步骤4.5，将入射到天线罩上的口径场乘以其对应点处的透射系数，计算透过天线罩后的口径场：
40、e′(x，y)＝e(x，y)·tm (9)。
41、步骤5的具体过程如下：
42、步骤5.1，根据透过天线罩后的口径场e′(x，y)，计算透过天线罩后的口径场产生的远场f′(θ，φ)：
43、
44、步骤5.2，根据透过天线罩后的口径场产生的远场f′(θ，φ)绘制加罩后的天线远场方向图，并从方向图中提取增益g2和主波束位置b2电性能指标；
45、步骤5.3，计算天线罩引起的瞄准误差bse：
46、bse＝|b1-b2| (11)。
47、步骤6包括根据天线罩上各点处的入射角取值范围与极化角取值范围，按照步长得到各点处的入射角离散值以及极化角离散值，然后根据天线罩的厚度、相对介电常数的区间范围，按步长将厚度和相对介电常数离散化，得到一组离散的厚度值与相对介电常数值。
48、步骤7的具体过程如下：
49、步骤7.1，根据所得入射角、厚度、相对介电常数离散值，利用传输线理论，按照公式(6)和公式(7)分别计算天线罩上各点处的水平极化分量透射系数th和垂直极化分量透射系数tv；
50、步骤7.2，利用步骤6所得极化角离散值，以及步骤7.1计算的th和tv，按照公式(8)计算天线罩主极化分量透射系数tm，并提取tm实部的变化区间和虚部的变化区间
51、步骤8的具体过程如下：
52、步骤8.1，采用二维插值，从离散点处的tm插值得到天线罩上各点处的tm，以入射角和极化角为插值参数，分别对tm的实部区间下界实部区间上界虚部区间下界虚部区间上界本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，所述步骤1包括沿罩体的高度，以天线罩的底面中心为原点、底面为xy平面建立一个坐标系O-xyz，罩体高度沿z方向，沿z方向均匀选取N个离散点，其坐标记为z1,z2,...,zN。
3.根据权利要求2所述的飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程如下：
4.根据权利要求2所述的飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程如下：
5.根据权利要求4所述的飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，所述步骤4的具体过程如下：
6.根据权利要求5所述的飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，所述步骤5的具体过程如下：
7.根据权利要求6所述的飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，所述步骤6包括根据天线罩上各点处的入射角取值范围与极化角取值范围，按照步长得到各点处的入射角离散值以及极化角离散值，然后根据天线罩的厚度、相对介电
8.根据权利要求7所述的飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，所述步骤7的具体过程如下：
9.根据权利要求8所述的飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，所述步骤8的具体过程如下：
10.根据权利要求9所述的飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，所述步骤9的具体过程如下：
...【技术特征摘要】
1.飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，所述步骤1包括沿罩体的高度，以天线罩的底面中心为原点、底面为xy平面建立一个坐标系o-xyz，罩体高度沿z方向，沿z方向均匀选取n个离散点，其坐标记为z1,z2,...,zn。
3.根据权利要求2所述的飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程如下：
4.根据权利要求2所述的飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程如下：
5.根据权利要求4所述的飞行器天线罩的稳健变厚度设计方法，其特征在于，所述步骤4的具体过程如下：
6.根据权利要求5所述的飞行器天线罩的稳...
【专利技术属性】
技术研发人员：许万业，杨亚伟，王同天，仵玉奎，杨云斗，曹传旺，李威亨，吴凯，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。