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反射面天线热变形分析与补偿研究

发布时间:2019-04-11 20:07
【摘要】:天线的热变形是影响天线性能的重要因素之一,随着天线口径的增大、天线性能要求的提高,热变形的影响越来明显,而国内外的研究偏少,因此,研究反射面天线热变形问题具有很重要的工程意义。本文采用了理论、仿真等多种方法,对反射面天线热变形以及其补偿问题进行了分析和研究。针对大型反射面天线热变形补偿问题,主要研究了天线反射面热变形规律,基于电磁传播原理的天线补偿方法,优化了基于抛物面拟合的反射面天线热变形补偿方法并开发了补偿软件。完成的工作和取得的研究结论归纳如下:以理想反射面天线为研究对象,利用有限元软件计算其在典型的热浸透和热梯度工况下的变形,采用Zernike多项式拟合变形后的反射面,根据Zernike多项式的各项系数研究天线反射面天线热变形规律。将天线温度监测系统测量获得的关键节点处温度作为温度载荷加载在天线的热模型上,进行天线的热结构耦合计算获得天线的变形,提取变形数据;最后利用这些数据,根据旋转曲面性质计算天线反射面的旋转中心线方向向量;根据电磁传播原理,再利用提取的数据信息,结合求得的旋转中心线方向向量,求解经反射面反射的电磁波“会聚”的焦点(焦线段);最后根据天线反射面焦点(焦线段)的位置计算获得天线热变形补偿量,实现天线热变形的补偿。针对反射面天线有限元计算精度和时间问题,提出了一种天线反射面单元划分技术。另外,根据基于抛物面拟合的反射面天线补偿方法,开发了一款补偿软件,该软件可根据天线当前工况参数进行反射面天线副面补偿。
[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.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN823.27

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本文编号:2456709

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