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

1、電子裝備是機電結(jié)合的系統(tǒng),機電耦合問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瓶頸。因而在多個國家重點項目的支持下,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箱為研究對象,針對其存在的場耦合問題進行了深入研究與探索。
　　 在前人提出的反射面天線機電耦合模型的基礎(chǔ)上,針對耦合模型綜合考慮隨機誤差與系統(tǒng)誤差,導(dǎo)致計算工作量大的問題,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)部計算點,以內(nèi)部點代替細化網(wǎng)格,保證精度的同時降低計算工作量；其次利用有限元單元形函數(shù)插值,計算內(nèi)部點的變形,可提高高頻時的計算精度: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；最后通過數(shù)值算例和工程實驗表明了該求解方法的正確性和有效性。
　　 針對耦合模型系統(tǒng)誤差中的太陽輻射熱變形影響面天線電性能的問題,首先研究天線受到太陽照射的熱流密度；其次以熱流密度為載荷,分

3、析了天線的溫度分布,并通過實驗驗證了分析結(jié)果；最后研究了溫度導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變形對天線電性能的影響。針對耦合模型隨機誤差中通常忽視表面加工質(zhì)量的問題,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電耦合模型中計算電性能。得出了表面加工質(zhì)量的紋理幅度、密度和粗糙程度對電性能影響的初步規(guī)律。相關(guān)結(jié)論可供工程實踐參考。
　　 針對面天線結(jié)構(gòu)設(shè)計中的機電分離問題,在面天線機電耦合模型的基礎(chǔ)上,建立了反射面天線的機電集成優(yōu)化

4、模型,進行反射面天線機電集成優(yōu)化設(shè)計。同時將天線整體建模,在設(shè)計變量中包含饋源(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)作為一個整體進行設(shè)計。通過典型8m口徑拋物面天線的機電集成優(yōu)化實例表明,與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和單純考慮主面的機電集成優(yōu)化相比,考慮整體的機電集成優(yōu)化能夠取得更好的效果。最后將機電集成優(yōu)化應(yīng)用于某工程的40m口徑反射面天線,獲得的改進設(shè)計方案可供工程參考。
　　 針對高密度機箱電磁兼容性分析的問題,

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