基于异构系统集成的反射面天线机电综合分析

论文摘要

本论文以反射面天线为研究对象,以有限单元分析方法原理和物理光学法为理论基础,针对现有反射面机电综合分析方法的不足,提出了一种基于异构系统集成的反射面天线的机电综合分析的新方法。首先,基于结构有限元理论,通过ANSYS的结构分析得到由节点位移描述的天线变形后反射面的网格模型;其次,通过实现ANSYS和高频电磁分析软件FEKO的系统集成,将变形反射面的网格模型导入FEKO中;最后,使用物理光学法(PO)计算出变形反射面天线辐射场及其辐射方向图。本文通过算例验证了FEKO计算天线电性能的可行性和结果准确性;在分析研究ANSYS和FEKO的功能特点的基础上,编写了适合解决本文问题的数据集成接口程序,完成了ANSYS到FEKO的模型数据类型格式的转化;解决了该异构系统间网格模型的单元形状不匹配的问题,实现了这两种异构软件系统的集成。该技术是反射面天线的机电综合分析的关键技术。此外,本文还对大型天线机电协同设计系统的流程与功能界面进行了初步的设计。分别使用本文提出的方法和曲面拟合法对发生局部大变形的反射面天线进行了仿真,并给出了对比结果。仿真结果表明,本文提出的基于异构系统集成的反射面天线机电综合分析方法,可以更真实地反映出天线反射面局部大变形对其电性能的影响。该方法为设计阶段的大型反射面天线电性能的准确预估分析提供了有效的手段,具有现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及其意义
• 1.2 反射面天线机电综合分析方法研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 系统集成技术发展现状
• 1.4 课题研究的思路与研究内容
• 1.4.1 研究思路
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 反射面天线电性能的概述
• 2.1 引言
• 2.2 反射面天线的几何关系
• 2.3 反射面天线的电参数
• 2.3.1 效率
• 2.3.2 方向系数
• 2.3.3 其它电基本参数
• 2.4 反射面天线辐射特性分析理论
• 2.4.1 几何光学原理
• 2.4.2 物理光学原理
• 2.5 小结
• 第三章 典型天线电性能分析验证
• 3.1 引言
• 3.2 高频电磁场软件FEKO
• 3.3 电偶极子与半波振子的电性能分析
• 3.3.1 电偶极子的电性能分析
• 3.3.2 半波振子的电性能分析
• 3.4 抛物面天线的电性能分析
• 3.5 小结
• 第四章 ANSYS 与 FEKO 的异构系统集成技术
• 4.1 引言
• 4.2 ANSYS 与FEKO 系统集成的实现方法
• 4.3 异构系统集成的数据接口
• 4.4 实例验证分析
• 4.5 小结
• 第五章 反射面天线机电综合分析方法
• 5.1 引言
• 5.2 反射面天线机电综合分析方法概述
• 5.2.1 经典Rutz 公式方法
• 5.2.2 最佳拟合抛物面方法
• 5.3 反射面天线机电综合分析的一种新方法
• 5.3.1 基于有限元法的反射面天线结构分析
• 5.3.2 基于物理光学的反射面天线电性能分析
• 5.4 反射面天线机电综合实例分析
• 5.5 小结
• 第六章 大型天线机电协同设计系统的功能设计
• 6.1 引言
• 6.2 机电协同设计系统的流程设计
• 6.2.1 工作流程设计
• 6.2.2 数据流程设计
• 6.2.3 算法流程设计
• 6.3 机电协同设计系统的功能设计
• 6.3.1 功能模块设计
• 6.3.2 功能界面设计
• 6.4 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间的研究成果