基于不同网格形式的反射面天线方向图分析

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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

2、分公式,对于三角形单元使用面积坐标的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:AFarfieldpatternnumericalanalysisofr

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

4、ms,threeimprovedGaussianformulasarededucedasfollows:1.Gaussianformulainpolarcoordinatesforsectorialgrid;2.Gaussianformulainareacoordinatesfortrianglegrid;3.Gaussianformulainareacoordinatesforquadrilateralgrid.Comparedwiththetraditionalintegration,form

5、ulasproposedinthispaperaremoreaccurateandlesstimeexpense;comparedwiththeHammerformula,formulasherearemoreaccurateandcouldbeusedtOquadrilateralelements.Theinfluenceofgridpartition’sformsanddensityonintegrativeprecisionisdiscussed.Resultsofexamplesaresu

6、bmittedtOdemonstratetheproposedfor—mulae.Keywords:reflectorantenna;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

7、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。

8、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

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