【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于雷達天線，具體涉及一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法。
技術(shù)介紹
1、飛行器天線罩主要是用來保護其內(nèi)部的電子設(shè)備，防止由于雨雪、風(fēng)載、雷擊等飛行工況對電子設(shè)備造成損壞。為了滿足空氣動力學(xué)要求，飛行器天線罩一般都是設(shè)計成流線型的，這種結(jié)構(gòu)對罩內(nèi)電子設(shè)備電性能帶來不小的影響，但是可以通過優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得其電性能滿足工作要求。
2、飛行器在服役過程中，存在劇烈的氣動加熱現(xiàn)象，導(dǎo)致飛行器前端的天線罩溫度極劇升高，溫度超過一定界限時，天線罩還會發(fā)生燒蝕，進而導(dǎo)致天線罩的材料參數(shù)與結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，對電性能造成或好或壞的影響。由于在服役過程中難以通過調(diào)整天線罩的結(jié)構(gòu)來補償電性能的變化，一般采用調(diào)整罩內(nèi)天線的激勵相位的方法來補償電性能，這就需要在天線罩前期設(shè)計階段準備好對各種飛行工況下罩內(nèi)天線相位分布的預(yù)先調(diào)整方案，從而能夠改善飛行器天線罩在服役過程中的電性能。
3、目前，有關(guān)天線罩高溫?zé)g后對電性能影響的研究成果各有不同。cn111539141a公開了一種高溫?zé)g下有源相控陣天線電性能快速補償方法，該方法基于幾何光學(xué)法將電磁波視為一根從天線輻射源點發(fā)出的射線，進而根據(jù)等效傳輸線理論計算電磁波穿過高溫?zé)g天線罩之后幅度和相位的變化量，接著根據(jù)變化量對天線的相位進行補償，這種基于高頻近似的幾何光學(xué)補償方法，雖然計算速度快，但是難以保證計算的精度。王威在2015年提出的論文《基于陣元相位調(diào)控的天線罩瞄準誤差快速優(yōu)化》公開了一種通過調(diào)節(jié)相控陣單元激勵相位來實現(xiàn)帶罩天線瞄準誤差快速優(yōu)化的方法。基于粒
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本專利技術(shù)提供了一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法。本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
2、本專利技術(shù)提供了一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，所述方法包括：
3、s1：確定飛行器的天線罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料屬性；
4、s2：根據(jù)飛行器的飛行曲線確定飛行器的天線罩的飛行工況；
5、s3：利用商用軟件fluent，根據(jù)所述結(jié)構(gòu)參數(shù)和飛行工況，建立流場與飛行器的天線罩的流體計算網(wǎng)格模型，從而得到天線罩外表面的溫度分布數(shù)據(jù)；
6、s4：將天線罩外表面的溫度分布數(shù)據(jù)和材料屬性的數(shù)據(jù)，以插值函數(shù)的形式導(dǎo)入商用軟件comlol中，構(gòu)建高溫?zé)g天線罩的有限元模型；
7、s5：利用matlab，基于粒子群優(yōu)化參數(shù)，隨機生成天線罩內(nèi)的天線陣列的相位分布，并指定天線陣列的掃描角度；所述粒子群優(yōu)化參數(shù)包括：優(yōu)化種群的個體數(shù)和最大迭代次數(shù)；
8、s6：利用商用軟件comlol，基于所述相位分布和掃描角度，得到陣列天線的第一遠場方向圖，從所述第一遠場方向圖中提取陣列天線的電性能；
9、s7：利用商用軟件comlol，基于所述高溫?zé)g天線罩的有限元模型、相位分布和掃描角度，得到陣列天線裝載高溫?zé)g天線罩后的第二遠場方向圖，從而確定陣列天線裝載高溫?zé)g天線罩后的電性能；
10、s8：基于所述天線陣列的相位分布和陣列天線裝載高溫?zé)g天線罩后的電性能，建立優(yōu)化設(shè)計模型；通過matlab使用粒子群優(yōu)化算法，對所述優(yōu)化設(shè)計模型進行最大迭代次數(shù)的迭代處理，得到優(yōu)化后的陣列天線相位分布；
11、s9：根據(jù)天線設(shè)計的電性能要求，判斷優(yōu)化后天線的電性能改變量是否滿足預(yù)設(shè)要求，如果滿足，則輸出所述優(yōu)化后的陣列天線相位分布；否則，對粒子群優(yōu)化參數(shù)進行調(diào)整，重復(fù)步驟s5到步驟s9，直至滿足預(yù)設(shè)要求。
12、在本專利技術(shù)的一個實施例中，天線罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括：
13、天線罩的高度、口徑、厚度和天線罩內(nèi)的陣列天線的分布位置。
14、在本專利技術(shù)的一個實施例中，天線罩的材料屬性，包括：
15、熱導(dǎo)率q、比熱容cp、介電常數(shù)epu和損耗角正切l(wèi)oss隨溫度變化的曲線。
16、在本專利技術(shù)的一個實施例中，天線罩的飛行工況，包括：
17、天線罩的飛行高度、飛行速度和攻角。
18、在本專利技術(shù)的一個實施例中，將天線罩外表面的溫度分布數(shù)據(jù)和材料屬性隨溫度變化，以插值函數(shù)的形式導(dǎo)入商用軟件comlol中，構(gòu)建高溫?zé)g天線罩的有限元模型，包括：
19、利用商用軟件fluent，將所述溫度分布數(shù)據(jù)處理為j行3列的第一數(shù)據(jù)表格；所述第一數(shù)據(jù)表格的格式如下：
20、(xj,yj,tj)，j＝1,2,…,j；
21、其中，j表示天線罩的流體計算網(wǎng)格模型中的第j個網(wǎng)格節(jié)點，j表示流體計算網(wǎng)格模型中網(wǎng)格節(jié)點的總個數(shù)，xj,yj表示網(wǎng)格節(jié)點的坐標(biāo)，tj表示第j個網(wǎng)格節(jié)點對應(yīng)的溫度；
22、從天線罩的材料屬性中提取材料屬性隨溫度變化的數(shù)據(jù)，將所述材料屬性隨溫度變化的數(shù)據(jù)處理為k行2列的第二數(shù)據(jù)表格；所述第二數(shù)據(jù)表格的格式如下：
23、(tk,valuek),k＝1,2,…,k；
24、其中，k表示天線罩材料溫度曲線中的第k個采樣點，k表示采樣點的總個數(shù)，tk表示采樣點的溫度，valuek表示第k個采樣點對應(yīng)的材料參數(shù)值；
25、將所述第一數(shù)據(jù)表格和第二數(shù)據(jù)表格導(dǎo)入至商用軟件comlol的插值函數(shù)接口，構(gòu)建溫度插值函數(shù)t(x,y)、熱導(dǎo)率插值函數(shù)q(t)、比熱容插值函數(shù)cp(t)、介電常數(shù)插值函數(shù)epu(t)和損耗角正切插值函數(shù)loss(t)，模擬天線罩燒蝕的狀態(tài)；
26、在商用軟件comlol中的天線罩材料參數(shù)設(shè)置中，將熱導(dǎo)率設(shè)置為q(t)、比熱容設(shè)置為cp(t)、介電常數(shù)設(shè)置為epu(t)、損耗角正切設(shè)置為loss(t)，在邊界條件設(shè)置里將溫度邊界條件設(shè)置為t(x,y)，得到高溫?zé)g天線罩的有限元模型。
27、在本專利技術(shù)的一個實施例中，利用matlab，基于粒子群優(yōu)化參數(shù)，隨機生成天線罩內(nèi)的天線陣列的相位分布，并指定天線陣列的掃描角度，包括：
28、利用matlab中的rand函數(shù)隨機生成天線罩內(nèi)的天線陣列中每個陣列單元的相位分布；其中，陣列單元的個數(shù)與粒子群優(yōu)化參數(shù)中的優(yōu)化種群的個體數(shù)相等，陣列單元的相位分布的取值范圍為[-180°,180°]，陣列單元的掃描角度通過預(yù)設(shè)得到。
29、在本專利技術(shù)的一個實施例中，陣列天線的電性能，包括：
30、主波束峰值g0、主波束位置b0、左第一副瓣電平lssl0、右第一副瓣電平rsll0和主波束半功率波瓣寬度hppbw0。
31、在本專利技術(shù)的一個實施例中，利用商用軟件comlol，基于所述高溫?zé)g天線罩的有限元模型、相位分布和掃描角度，得到陣列天線裝載高溫?zé)g天線罩后的第二遠場方向圖，從而確定陣列天線裝載高溫?zé)g天線罩后的電性能，包括：
32、利用商用軟件com本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，所述天線罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，所述天線罩的材料屬性，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，所述天線罩的飛行工況，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，所述將天線罩外表面的溫度分布數(shù)據(jù)和材料屬性隨溫度變化，以插值函數(shù)的形式導(dǎo)入商用軟件COMLOL中，構(gòu)建高溫?zé)g天線罩的有限元模型，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，所述利用MATLAB，基于粒子群優(yōu)化參數(shù)，隨機生成天線罩內(nèi)的天線陣列的相位分布，并指定天線陣列的掃描角度，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，所述利用商用軟件COMLOL，基于所述高溫?zé)g天線罩的有限元模型、相位分布和掃描角度，得到陣列天線裝載高溫?zé)g天線罩后的第二遠場方向圖，從而確定陣列天線裝載高溫?zé)g天線罩后的電性能，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，所述優(yōu)化設(shè)計模型如下：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，所述通過MATLAB使用粒子群優(yōu)化算法，對所述優(yōu)化設(shè)計模型進行最大迭代次數(shù)的迭代處理中的一次迭代處理過程，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，所述天線罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，所述天線罩的材料屬性，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，所述天線罩的飛行工況，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，所述將天線罩外表面的溫度分布數(shù)據(jù)和材料屬性隨溫度變化，以插值函數(shù)的形式導(dǎo)入商用軟件comlol中，構(gòu)建高溫?zé)g天線罩的有限元模型，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于陣元相位調(diào)整的高溫?zé)g天線罩電性能補償方法，其特征在于，所述利用matlab，基于粒子群優(yōu)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王同天，許萬業(yè)，仵玉奎，楊亞偉，杜飛，魏子涵，李晨浩，羅志強，
申請(專利權(quán))人：西安電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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