抛物柱面天线机电综合优化设计研究

发布时间：2020-09-03 18:56

　　 抛物柱面天线是反射面天线的一种重要型式。作为大型机电一体化设备,天线的结构因素对其电性能往往会产生不利影响,如导致天线增益下降、副瓣抬高等。在实际工程中,这些结构因素往往带有一定程度的随机性,从而导致天线的电性能产生随机波动,严重影响其电性能的可靠性和稳健性。这就需要从机电结合的角度研究天线的机电综合分析和优化设计等问题。从现有文献,关于圆抛物面天线的机电综合仿真和优化设计等问题已有了一定的研究成果,但从机电集成的角度研究抛物柱面天线的分析和优化设计问题尚比较少见。本文在前人已有的研究成果基础上,以某15m口径抛物柱面天线为典型案例,研究了考虑面板误差的柱面天线机电综合仿真和优化设计方法,为抛物柱面天线的设计工作提供理论支持和方法指导。主要内容包括:1.基于Sammi提出的考虑表面随机误差分布不均匀性的抛物柱面天线方向图的计算模型,采用Matlab软件,编写了抛物柱面天线各项电性能指标的计算程序。通过具体算例研究了线馈源照射下,反射面误差对天线增益损失等指标的影响规律。建立了算例天线的参数化有限元模型,给出了柱面天线机电综合仿真的方法和流程。从有限元分析结果中提取面板的变形信息,利用Matlab编程实现了该柱面天线的机电集成分析。2.综合考虑天线各项性能指标要求,以天线背架截面尺寸为设计变量,建立了柱面天线机电综合优化模型,并给出相应的计算流程,实现了案例天线的机电综合确定性优化设计。3.考虑天线背架截面参数的随机性,结合Kriging方法和数值积分技术,给出了一种求解电性能均值和方差的不确定性分析方法。以此为基础,建立了抛物柱面天线稳健优化模型,给出了相应的优化流程。实现了算例天线的稳健优化设计。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH-39;TN823.27
【部分图文】：

图 1.1 澳大利亚 Molonglo(莫朗格洛)望远镜图 1.2 是位于我国新疆红柳峡观测站的 天籁计划 射电望远镜[2]，它是为我国暗能量探测项目专门研制的阵列天线。该项目（即 天籁 项目）全称为 暗能

图 1.2 天籁计划柱形天线（右）抛物柱面天线的结构相对来说比较简单，主要由反射面和馈源系统组成，是一够以相对低的成本获得较大接收面积的反射面天线。与抛物面反射天线相比

产品抵抗来自外界诸多干扰的能力。通过稳健设计获得的产品各方面都有所提升例如优异的产品性能、产品抗干扰能力强以及降低产品的生产成本等等。通常我们在进行稳健设计时首先会建立稳健设计模型，而当产品在设计过中同时存在可控因素和不可控因素时，稳健设计模型可以通过下图来描述[25]：

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本文编号：2811833