【摘要】：天線的熱變形是影響天線性能的重要因素之一,隨著天線口徑的增大、天線性能要求的提高,熱變形的影響越來明顯,而國內(nèi)外的研究偏少,因此,研究反射面天線熱變形問題具有很重要的工程意義。本文采用了理論、仿真等多種方法,對反射面天線熱變形以及其補(bǔ)償問題進(jìn)行了分析和研究。針對大型反射面天線熱變形補(bǔ)償問題,主要研究了天線反射面熱變形規(guī)律,基于電磁傳播原理的天線補(bǔ)償方法,優(yōu)化了基于拋物面擬合的反射面天線熱變形補(bǔ)償方法并開發(fā)了補(bǔ)償軟件。完成的工作和取得的研究結(jié)論歸納如下:以理想反射面天線為研究對象,利用有限元軟件計(jì)算其在典型的熱浸透和熱梯度工況下的變形,采用Zernike多項(xiàng)式擬合變形后的反射面,根據(jù)Zernike多項(xiàng)式的各項(xiàng)系數(shù)研究天線反射面天線熱變形規(guī)律。將天線溫度監(jiān)測系統(tǒng)測量獲得的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處溫度作為溫度載荷加載在天線的熱模型上,進(jìn)行天線的熱結(jié)構(gòu)耦合計(jì)算獲得天線的變形,提取變形數(shù)據(jù);最后利用這些數(shù)據(jù),根據(jù)旋轉(zhuǎn)曲面性質(zhì)計(jì)算天線反射面的旋轉(zhuǎn)中心線方向向量;根據(jù)電磁傳播原理,再利用提取的數(shù)據(jù)信息,結(jié)合求得的旋轉(zhuǎn)中心線方向向量,求解經(jīng)反射面反射的電磁波“會(huì)聚”的焦點(diǎn)(焦線段);最后根據(jù)天線反射面焦點(diǎn)(焦線段)的位置計(jì)算獲得天線熱變形補(bǔ)償量,實(shí)現(xiàn)天線熱變形的補(bǔ)償。針對反射面天線有限元計(jì)算精度和時(shí)間問題,提出了一種天線反射面單元?jiǎng)澐旨夹g(shù)。另外,根據(jù)基于拋物面擬合的反射面天線補(bǔ)償方法,開發(fā)了一款補(bǔ)償軟件,該軟件可根據(jù)天線當(dāng)前工況參數(shù)進(jìn)行反射面天線副面補(bǔ)償。
[Abstract]:The thermal deformation of antenna is one of the important factors that affect the performance of antenna. With the increase of antenna aperture and the improvement of antenna performance requirements, the effect of thermal deformation becomes more and more obvious. However, there are few researches at home and abroad. It is of great engineering significance to study the thermal deformation of reflector antennas. In this paper, the thermal deformation of reflector antenna and its compensation are analyzed and studied by theoretical and simulation methods. In order to compensate the thermal deformation of large reflector antenna, the law of thermal deformation of antenna reflector is studied, and the compensation method of antenna based on the principle of electromagnetic propagation is studied. The thermal deformation compensation method of reflector antenna based on paraboloid fitting is optimized and the compensation software is developed. The work done and the conclusions obtained are summarized as follows: taking the ideal reflector antenna as the research object, the deformation of the ideal reflector antenna under typical thermal penetration and thermal gradient conditions is calculated by finite element software, and the deformed reflector is fitted by Zernike polynomials. According to the coefficients of Zernike polynomial, the thermal deformation of reflector antenna is studied. The temperature at the key node measured by the antenna temperature monitoring system is loaded on the thermal model of the antenna as a temperature load, and the distortion of the antenna is obtained by the coupled calculation of the thermal structure of the antenna, and the deformation data is extracted. Finally, the rotation centerline direction vector of antenna reflector is calculated according to the properties of rotating surface by using these data. According to the principle of electromagnetic propagation, the focal point (focal line segment) of electromagnetic wave "convergence" reflected by reflector is solved by using the extracted data information and the direction vector of rotation centerline. Finally, the compensation amount of antenna thermal deformation is calculated according to the focal point of antenna reflector (focal line segment), and the compensation of antenna thermal deformation is realized. Aiming at the accuracy and time of finite element calculation of reflector antenna, a technique for dividing reflector elements of antenna is presented in this paper. In addition, according to the reflector antenna compensation method based on paraboloid fitting, a compensation software is developed, which can compensate the reflector antenna sub-surface according to the current operating conditions of the antenna.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN823.27

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本文編號：2456709