反射面天線與高密度機(jī)箱的多場(chǎng)耦合分析與集成優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、電子裝備是機(jī)電結(jié)合的系統(tǒng),機(jī)電耦合問(wèn)題已成為制約電子裝備性能提高并影響下一代裝備研制的一個(gè)瓶頸。因而在多個(gè)國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目的支持下,基于前人的工作,本文以電子裝備的典型案例一反射面天線和高密度機(jī)箱為研究對(duì)象,針對(duì)其存在的場(chǎng)耦合問(wèn)題進(jìn)行了深入研究與探索。
　　 在前人提出的反射面天線機(jī)電耦合模型的基礎(chǔ)上,針對(duì)耦合模型綜合考慮隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差,導(dǎo)致計(jì)算工作量大的問(wèn)題,提出了新的耦合模型求解方法。首先基于結(jié)構(gòu)分析的變形網(wǎng)格推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)與電

2、磁網(wǎng)格轉(zhuǎn)換矩陣,用于得到電算網(wǎng)格和內(nèi)部計(jì)算點(diǎn),以內(nèi)部點(diǎn)代替細(xì)化網(wǎng)格,保證精度的同時(shí)降低計(jì)算工作量；其次利用有限元單元形函數(shù)插值,計(jì)算內(nèi)部點(diǎn)的變形,可提高高頻時(shí)的計(jì)算精度:再次根據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的具體形式推導(dǎo)了不同單元的數(shù)值積分公式,拓展了適用范圍；最后通過(guò)數(shù)值算例和工程實(shí)驗(yàn)表明了該求解方法的正確性和有效性。
　　 針對(duì)耦合模型系統(tǒng)誤差中的太陽(yáng)輻射熱變形影響面天線電性能的問(wèn)題,首先研究天線受到太陽(yáng)照射的熱流密度；其次以熱流密度為載荷,分

3、析了天線的溫度分布,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了分析結(jié)果；最后研究了溫度導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變形對(duì)天線電性能的影響。針對(duì)耦合模型隨機(jī)誤差中通常忽視表面加工質(zhì)量的問(wèn)題,利用分形函數(shù)建立天線面板表面紋理的數(shù)學(xué)模型,將表面紋理引入面天線機(jī)電耦合模型中計(jì)算電性能。得出了表面加工質(zhì)量的紋理幅度、密度和粗糙程度對(duì)電性能影響的初步規(guī)律。相關(guān)結(jié)論可供工程實(shí)踐參考。
　　 針對(duì)面天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的機(jī)電分離問(wèn)題,在面天線機(jī)電耦合模型的基礎(chǔ)上,建立了反射面天線的機(jī)電集成優(yōu)化

4、模型,進(jìn)行反射面天線機(jī)電集成優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)將天線整體建模,在設(shè)計(jì)變量中包含饋源(副面)支撐結(jié)構(gòu)的參數(shù),能夠?qū)⑻炀€的主面和饋源(副面)支撐結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)典型8m口徑拋物面天線的機(jī)電集成優(yōu)化實(shí)例表明,與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和單純考慮主面的機(jī)電集成優(yōu)化相比,考慮整體的機(jī)電集成優(yōu)化能夠取得更好的效果。最后將機(jī)電集成優(yōu)化應(yīng)用于某工程的40m口徑反射面天線,獲得的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案可供工程參考。
　　 針對(duì)高密度機(jī)箱電磁兼容性分析的問(wèn)題,

5、從多場(chǎng)耦合的角度,綜合考慮了孔縫等結(jié)構(gòu)參數(shù)、接觸縫隙等因素,同時(shí)還考慮了實(shí)際工作中機(jī)箱的結(jié)構(gòu)變形和溫度對(duì)電磁器件的影響等實(shí)際因素,提出了高密度機(jī)箱的機(jī)電熱三場(chǎng)耦合模型。對(duì)于接觸縫隙或?qū)щ娨r墊,通過(guò)轉(zhuǎn)移阻抗得到其等效的電磁參數(shù),可進(jìn)入場(chǎng)耦合模型,提高了實(shí)際機(jī)箱電磁屏效分析的準(zhǔn)確性。說(shuō)明了耦合模型求解的具體步驟。最后不但進(jìn)行了數(shù)值算例仿真還設(shè)計(jì)了實(shí)物實(shí)驗(yàn),通過(guò)仿真數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比表明了所提場(chǎng)耦合模型的正確性與有效性。
　　 針對(duì)