基于不同网格形式的反射面天线方向图分析new

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1、万方数据第31卷第2期系统工程与电子技术V01．31No．22009年2月SystemsEngineeringandElectronicsFeb．2009文章编号：1001—506X(2009)02．0347—05基于不同网格形式的反射面天线方向图分析李鹏，张志华，王伟，郑飞(西安电子科技大学机电科技研究所，陕西西安710071)摘要：反射面天线远场方向图分析中需要数值积分。分别针对扇形、三角形和四边形三种不同的积分网格形式，推导出相应的Gauss积分公式。对于扇形单元使用极坐标形式的Gauss积分公式，对于三角形单元使

2、用面积坐标的Gaoss积分公式，并将其推广到四边形单元。与常用的梯形积分相比，给出的积分公式能够有效减少计算时间，提高计算精度。与Hammer积分相比，给出的公式可以取得更高的精度，并且可以应用于四边形网格。通过仿真实验，讨论了网格划分形式与密度对积分精度的影响，仿真结果也表明了该公式的有效性和正确性。关键词：反射面天线；机电耦舍；数值分析；Gauss积分公式；网格划分中图分类号：TN957文献标志码：AFarfieldpatternnumericalanalysisofreflectorantennabasedondi

3、fferentgridformsLIPeng，ZHANGZhi—hua，WANGWei，ZHENGFei(Inst．onMechatronics，XidianUniv．。Xi’an710071．China)Abstract：Numericalintegrationisappliedforcomputingthefarfieldpatternofparabolicreflectoranten—nas．Toanalysisdifferentgridforms，threeimprovedGaussianformulasared

4、educedasfollows：1．Gaussianformulainpolarcoordinatesforsectorialgrid；2．Gaussianformulainareacoordinatesfortrianglegrid；3．Gaussianformulainareacoordinatesforquadrilateralgrid．Comparedwiththetraditionalintegration，formulasproposedinthispaperaremoreaccurateandlesstim

5、eexpense；comparedwiththeHammerformula，formulasherearemoreaccurateandcouldbeusedtOquadrilateralelements．Theinfluenceofgridpartition’sformsanddensityonintegrativeprecisionisdiscussed．ResultsofexamplesaresubmittedtOdemonstratetheproposedfor—mulae．Keywords：reflectora

6、ntenna；eleetromechanicalcoupled；numericalanalysis；Gaussianformula；gridpartition0引言面天线是通信、雷达等领域广泛应用的天线形式。现代反射面天线的口径更大，频段更高，要求的精度也更高。工程中，大口径的反射面天线受到外部载荷(重力、风荷、热等)的作用，导致天线的形状发生变化(包括反射面和馈源)。而高频段天线的电性能对结构变形敏感，使得变形反射面天线成为研究热点[1⋯。目前分析变形反射面天线，通常使用结构分析软件计算反射面的变形，再将变形后的几何模

7、型导人电磁分析软件得到电性能。这需要在两个软件中交换数据，计算时要分别划分网格，操作繁琐，计算费时。变形反射面天线的方向图可以表示为∽]：rT(口，声)=If(x，y)eI一“一e谚“d’ds(1)式中，T(O，{I)表示无限远处的场值，f(x，y)表示天线表面某点场值的幅度，∞(z，y)表示该点的相位，s为反射面积分区域，3(x，y)是变形导致的相位差。求解(1)式即可得到变形反射面天线的电性能。占(z，y)是变形的函数，变形又是由结构分析给出的，一般是离散形式，故通常将反射面的积分区域划分成N个单元网格，使用数值积分

8、求解[3⋯，如式(2)所示。N丁(疗，拳)一≥：f(xf，Yf)e1样‘’*’eHAxAy(2)j最常用的复化梯形积分，使用简单，但是需要划分的网格数量多，一般要求网格边长小于波长的三分之一，计算时间长，大口径高频段的天线更为明显。由于单元位置的任意性，难以描述积分区域，普通Gauss积分不能直接使用，需要做一些变换