一種網(wǎng)狀反射面天線無源互調(diào)量的確定方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種網(wǎng)狀反射面天線無源互調(diào)量的確定方法，步驟如下：建立網(wǎng)狀反射面天線等效模型；對(duì)網(wǎng)狀反射面天線等效模型分別加載載波信號(hào)，求出面電流分布；計(jì)算網(wǎng)狀反射面天線等效固面天線模型搭接電壓；建立金屬絲搭接處的無源互調(diào)分析模型，并得到各階互調(diào)電流；選取網(wǎng)狀反射面上ml個(gè)空間采樣點(diǎn)，并計(jì)算等效固面天線模型上對(duì)應(yīng)的ml個(gè)空間坐標(biāo)采樣點(diǎn)的無源互調(diào)量。本發(fā)明專利技術(shù)解決了電大尺寸網(wǎng)狀反射面天線無源互調(diào)量無法通過計(jì)算分析獲得的技術(shù)難題。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及，屬于星載微波技術(shù)領(lǐng) 域。
技術(shù)介紹
(1)隨著下一代收發(fā)共用通信衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，更高傳輸功率與更多通道數(shù)成為 必然的發(fā)展趨勢(shì)。而對(duì)于高功率收發(fā)共用天線而言，極易發(fā)生無源互調(diào)問題，成為限制其可 靠性的基礎(chǔ)性技術(shù)難題。無源互調(diào)（Passive-Intermodulation,簡(jiǎn)稱PIM)是指在大功率 條件下，當(dāng)輸入兩個(gè)或者兩個(gè)以上載波時(shí)，由于微波無源部件的非線性導(dǎo)致載波信號(hào)相互 調(diào)制，產(chǎn)生載波頻率的組合產(chǎn)物落入接收通帶內(nèi)造成干擾的現(xiàn)象。 申請(qǐng)人在進(jìn)行專利撰寫前利用多種檢索策略和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了相關(guān)的檢索，發(fā)現(xiàn)以 下文獻(xiàn)比較相似： 涉及到網(wǎng)狀反射面天線無源互調(diào)數(shù)值模擬方法或者仿真方法的文獻(xiàn)有：《Passive IntermodulationonLargeReflectorAntennas)),PiefroBolli,StefanSelleri,and GiuseppePelosi，《DevelopmentofLowPIM,ZeroCTEMeshforDeployable CommunicationsAntennas》，WilliamD.Wade，《非線性結(jié)構(gòu)無源互調(diào)分析的等效電路法》， 王佩、李團(tuán)結(jié)等，這些文獻(xiàn)均將網(wǎng)狀反射面天線等效為金屬條帶，通過解析計(jì)算得到空間場(chǎng) 分布，誤差較大，不能計(jì)算電大尺寸網(wǎng)狀反射面天線實(shí)際電磁場(chǎng)分布，更不能用于電大尺寸 網(wǎng)狀反射面無源互調(diào)分析，與本專利技術(shù)存在本質(zhì)不同。 另外，還檢索到國(guó)際專利《DEPLOYABLESATELLITEREFLECTORWITHALOWPASSIVE INTERMODULATIONDESIGN》（專利號(hào)：US2013/0141307A1)涉及低無源互調(diào)金屬反射面天 線設(shè)計(jì)方法，通過改變金屬肋條材料的方法降低金屬反射面無源互調(diào)，但是該專利并未涉 及到互調(diào)量如何確定，尤其不涉及確定網(wǎng)狀反射面天線無源互調(diào)量的方法； 另外另查閱到數(shù)篇無源互調(diào)數(shù)值模擬與仿真的論文，分別涉及不同物理結(jié)構(gòu)微波 部件無源互調(diào)分析方法，例如微帶結(jié)構(gòu)、微波腔體部件無源互調(diào)分析方法，均未涉及如何確 定網(wǎng)狀反射面天線無源互調(diào)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種網(wǎng)狀反射面天線無 源互調(diào)量的確定方法，本專利技術(shù)解決了電大尺寸網(wǎng)狀反射面天線無源互調(diào)量無法通過計(jì)算分 析獲得的技術(shù)難題。 本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是： ，包括步驟如下： (1)建立網(wǎng)狀反射面天線等效模型：根據(jù)網(wǎng)狀反射面天線實(shí)際物理結(jié)構(gòu)將由金屬 絲搭接的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)反射面等效為全金屬填充反射面，即建立網(wǎng)狀反射面天線等效固面天線 模型，并根據(jù)網(wǎng)狀反射面天線實(shí)際饋源結(jié)構(gòu)建立等效固面天線模型的饋源模型，根據(jù)等效 固面天線模型與饋源模型建立網(wǎng)狀反射面天線等效模型；等效固面天線模型為與網(wǎng)狀反射 面實(shí)際物理結(jié)構(gòu)有相同形面和拼接方式的金屬面； (2)對(duì)步驟（1)中的網(wǎng)狀反射面天線等效模型分別加載n路載波信號(hào)，將網(wǎng)狀反射 面天線等效模型劃分成若干個(gè)小網(wǎng)格，并求出n路載波分別饋入時(shí)等效固面天線模型上每 一個(gè)三維坐標(biāo)點(diǎn)處的面電流分布Ji(X，y,z)，i= 1，. ..，n; (3)根據(jù)網(wǎng)狀反射面金屬絲搭接處的金屬絲導(dǎo)體電阻率、金屬絲半徑和載波頻 率確定網(wǎng)狀反射面天線任意金屬絲搭接處P(x，y，z)的接觸電阻R(x，y，z)與接觸面積 S(x，y，z)，并結(jié)合步驟（2)中面電流分布得到等效固面天線模型對(duì)應(yīng)坐標(biāo)P(x，y，z)的搭接 電壓 (4)建立金屬絲搭接處P(x,y,z)的無源互調(diào)分析模型Im(x,y,z)= f(Vn(x,y,z))，并結(jié)合步驟（3)得到的金屬絲搭接處P(x,y,z)電壓分布Vn(x,y,z)作為無 源互調(diào)分析模型的輸入，得到各階互調(diào)電流IJx，y，z)，其中第m階互調(diào)電流的頻率由n路 輸入載波頻率的互調(diào)頻率決定； (5)選取網(wǎng)狀反射面上叫個(gè)空間采樣點(diǎn)，并計(jì)算等效固面天線模型上對(duì)應(yīng)的mif 空間坐標(biāo)采樣點(diǎn)的無源互調(diào)量； 無源互調(diào)量計(jì)算的具體方式如下： (5a)以網(wǎng)狀反射面中心處為起始，以1/4波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓弧面面積Sl為單位在整個(gè) 反射面上進(jìn)行采樣，共采集叫個(gè)圓弧面的電壓值； (5b)根據(jù)步驟（4)確定網(wǎng)狀反射面叫個(gè)空間坐標(biāo)處無源互調(diào)分析模型，并根據(jù)將 n路載波分別作為輸入時(shí)得到的叫個(gè)空間坐標(biāo)處電壓值Vn(x，y，z)作為輸入，得到各階非 線性互調(diào)電流Im (X，y,z); (5c)根據(jù)叫個(gè)空間坐標(biāo)處各階非線性互調(diào)電流量與接觸電阻R(x，y，z)得到mi 個(gè)空間坐標(biāo)處各階非線性信號(hào)功率Pm(x,y,z) =Im2(x,y,z)R(x,y,z)，將各階非線性信號(hào) 功率乘以聚合因子a得到1/4波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓弧面面積81上非線性功率；其中，聚合因子 a ' \為網(wǎng)狀反射面實(shí)際網(wǎng)孔面積； (5d)將各階非線性信號(hào)功率作為相應(yīng)空間坐標(biāo)處功率源，根據(jù)麥克斯韋方程結(jié)合 開放空間邊界條件，得到叫個(gè)各階離散功率源在等效固面天線模型的饋源模型處接收功 率，即網(wǎng)狀反射面天線的無源互調(diào)量。 步驟⑵中采用基于小網(wǎng)格運(yùn)用描述電磁場(chǎng)演化的麥克斯韋（Maxwel1)方程組， 在頻域求解得到n路載波分別饋入時(shí)的面電流分布Jn(x,y,z)。 步驟（5)中選取網(wǎng)狀反射面上叫個(gè)空間采樣點(diǎn)的具體方式如下： (51)根據(jù)各路載波頻率確定網(wǎng)狀反射面天線中心頻率其中n為載波 數(shù)，A為各路載波頻率； (52)根據(jù)中心頻率確定對(duì)應(yīng)的1/4波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓弧面面積s1; (53)根據(jù)步驟（52)確定的81以及整個(gè)網(wǎng)狀反射面弧面面積s^與1/4波長(zhǎng)對(duì)應(yīng) 的圓弧面面積S1得到網(wǎng)狀反射面采樣點(diǎn)數(shù)，。 步驟⑷中無源互調(diào)分析模型如下： 其中，UX，y，Z)為各階非線性電流；I。、V。的值由網(wǎng)狀反射面金屬絲搭接 P(x，y，z)處金屬絲接觸狀態(tài)確定。 金屬面的透射率為網(wǎng)狀反射面的透射率。 饋源模型到等效固面天線模型的距離與實(shí)際饋源結(jié)構(gòu)到網(wǎng)狀反射面的距離相等， 饋源模型到等效固面天線模型的傾角與實(shí)際饋源結(jié)構(gòu)到網(wǎng)狀反射面的傾角相等。 步驟⑵中的n路載波中的第i路載波信號(hào)為冰）=sin(2;r/,Y +奶），n為自然數(shù)， i = L2,3……n，第i路載波頻率為f1; 本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是： (1)本專利技術(shù)采用金屬固面天線等效網(wǎng)狀反射面天線，通過金屬絲實(shí)際接觸狀態(tài)確 定非線性分析模型，通過場(chǎng)計(jì)算與非線性計(jì)算的無縫連接在保證電磁場(chǎng)計(jì)算精度的前提下 首次實(shí)現(xiàn)了電大尺寸網(wǎng)狀反射面天線無源互調(diào)量的計(jì)算與確定，解決了電大尺寸網(wǎng)狀反射 面天線無源互調(diào)量無法通過計(jì)算分析獲得的技術(shù)難題，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景，而且本 專利技術(shù)計(jì)算精度準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)難度低，通用性大大增強(qiáng)。 (2)本專利技術(shù)通過將n路不同頻率的載波分別饋入網(wǎng)狀反射面天線等效模型網(wǎng)狀反 射面天線等效模型，通過頻域求解麥克斯韋方程得到不同頻率下的電磁場(chǎng)分布，尤其是電 流分布，然后通過無源互調(diào)分析模型進(jìn)行分解得到各階非線性電流，避免了直接在時(shí)域求 解n路輸入載波時(shí)當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種網(wǎng)狀反射面天線無源互調(diào)量的確定方法，其特征在于步驟如下：(1)建立網(wǎng)狀反射面天線等效模型：根據(jù)網(wǎng)狀反射面天線實(shí)際物理結(jié)構(gòu)將由金屬絲搭接的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)反射面等效為全金屬填充反射面，即建立網(wǎng)狀反射面天線等效固面天線模型，并根據(jù)網(wǎng)狀反射面天線實(shí)際饋源結(jié)構(gòu)建立等效固面天線模型的饋源模型，根據(jù)等效固面天線模型與饋源模型建立網(wǎng)狀反射面天線等效模型；所述等效固面天線模型為與網(wǎng)狀反射面實(shí)際物理結(jié)構(gòu)有相同形面和拼接方式的金屬面；(2)對(duì)步驟(1)中的網(wǎng)狀反射面天線等效模型分別加載n路載波信號(hào)，將所述網(wǎng)狀反射面天線等效模型劃分成若干個(gè)小網(wǎng)格，并求出n路載波分別饋入時(shí)等效固面天線模型上每一個(gè)三維坐標(biāo)點(diǎn)處的面電流分布Ji(x,y,z),i＝1,...,n；(3)根據(jù)網(wǎng)狀反射面金屬絲搭接處的金屬絲導(dǎo)體電阻率、金屬絲半徑和載波頻率確定網(wǎng)狀反射面天線任意金屬絲搭接處P(x,y,z)的接觸電阻R(x,y,z)與接觸面積S(x,y,z)，并結(jié)合步驟(2)中面電流分布得到等效固面天線模型對(duì)應(yīng)坐標(biāo)P(x,y,z)的搭接電壓Vn(x,y,z)=Σi=1n∫S(x,y,z)Ji(x,y,z)R(x,y,z)ds;]]>(4)建立金屬絲搭接處P(x,y,z)的無源互調(diào)分析模型Im(x,y,z)＝f(Vn(x,y,z))，并結(jié)合步驟(3)得到的金屬絲搭接處P(x,y,z)電壓分布Vn(x,y,z)作為無源互調(diào)分析模型的輸入，得到各階互調(diào)電流Im(x,y,z)，其中第m階互調(diào)電流的頻率由n路輸入載波頻率的互調(diào)頻率決定；(5)選取網(wǎng)狀反射面上ml個(gè)空間采樣點(diǎn)，并計(jì)算等效固面天線模型上對(duì)應(yīng)的ml個(gè)空間坐標(biāo)采樣點(diǎn)的無源互調(diào)量；無源互調(diào)量計(jì)算的具體方式如下：(5a)以網(wǎng)狀反射面中心處為起始，以1/4波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓弧面面積sl為單位在整個(gè)反射面上進(jìn)行采樣，共采集ml個(gè)圓弧面的電壓值；(5b)根據(jù)步驟(4)確定網(wǎng)狀反射面ml個(gè)空間坐標(biāo)處無源互調(diào)分析模型，并根據(jù)將n路載波分別作為輸入時(shí)得到的ml個(gè)空間坐標(biāo)處電壓值Vn(x,y,z)作為輸入，得到各階非線性互調(diào)電流；(5c)根據(jù)ml個(gè)空間坐標(biāo)處各階非線性互調(diào)電流量與接觸電阻R(x,y,z)得到ml個(gè)空間坐標(biāo)處各階非線性信號(hào)功率Pm(x,y,z)＝Im2(x,y,z)R(x,y,z)，將各階非線性信號(hào)功率乘以聚合因子α得到1/4波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓弧面面積sl上非線性功率；其中，聚合因子sa為網(wǎng)狀反射面實(shí)際網(wǎng)孔面積；(5d)將所述各階非線性信號(hào)功率作為相應(yīng)空間坐標(biāo)處功率源，根據(jù)麥克斯韋方程結(jié)合開放空間邊界條件，得到ml個(gè)各階離散功率源在等效固面天線模型的饋源模型處接收功率，即網(wǎng)狀反射面天線的無源互調(diào)量。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李韻，白鶴，崔萬(wàn)照，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安空間無線電技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西;61