本书针对反射面天线机电耦合模型表达复杂、运算量大的问题，进行了机电解耦理论与设计方法的研究，是对作者近年来关于反射面天线机电解耦研究工作的系统总结。全书共10章，包括反射面天线机电耦合模型现状与机电解耦理论概述、反射面天线机电解耦模型、反射面天线电性能灵敏度分析、星载网状反射面天线机电解耦模型、基于机电解耦模型的机电集成优化设计、面向赋形波束的星载网状反射面天线机电集成优化设计、伞形反射面天线机电解耦模型、网状反射面天线结构随机误差的机电集成分析方法、阵列馈源反射面天线随机误差的机电集成分析方法、基于机电解耦模型的反射面天线作动器布局优化方法等内容。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 电子装备机电耦合理论 3
1.3 反射面天线机电耦合模型发展现状 4
1.4 机电耦合理论存在的问题 6
1.5 机电解耦理论的关键科学问题 8
1.6 本书主要内容 10
参考文献 11
第2章 反射面天线机电解耦模型 13
2.1 概述 13
2.2 结构有限元模型与刚度方程 14
2.3 机电解耦模型 15
2.3.1 物理光学法 15
2.3.2 机电解耦模型的推导 16
2.3.3 结构有限元刚度方程与机电解耦模型的异同点 24
2.4 仿真算例 25
2.4.1 六节点四单元组集算例 25
2.4.2 某变形反射面天线 27
2.4.3 某切割偏置反射面天线 30
参考文献 42
第3章 反射面天线电性能灵敏度分析 43
3.1 概述 43
3.2 反射面天线电性能灵敏度计算公式 45
3.3 仿真算例 49
3.3.1 圆对称反射面天线 49
3.3.2 偏置反射面天线 56
3.3.3 讨论 63
参考文献 64
第4章 星载网状反射面天线机电解耦模型 65
4.1 概述 65
4.2 网状反射面天线原理误差 66
4.3 网状反射面天线机电解耦模型 68
4.3.1 基于表面变形的机电解耦模型 68
4.3.2 基于索网长度的机电解耦模型 69
4.4 基于模态坐标的机电解耦模型 70
4.5 基于模态坐标的缩聚机电解耦模型 73
4.5.1 机电解耦模型的状态空间表达 73
4.5.2 缩聚机电解耦模型 75
4.6 仿真算例 77
4.6.1 模态分析 78
4.6.2 方向系数相对模态坐标的灵敏度分析 79
4.6.3 冲击载荷作用下的电性能动力响应分析 80
4.6.4 面向电性能的模态缩聚 84
参考文献 90
第5章 基于机电解耦模型的机电集成优化设计 92
5.1 概述 92
5.2 机电集成优化设计模型 93
5.3 机电集成优化设计求解的序列二次规划法 94
5.3.1 优化模型转换 94
5.3.2 灵敏度分析 96
5.3.3 迭代流程 99
5.3.4 面向高指向精度的机电集成优化设计 100
5.4 基于最优准则的混合法 102
5.5 仿真算例 105
5.5.1 某偏置10m网状反射面天线形面调整 105
5.5.2 某偏置20m网状反射面天线形面调整 112
5.5.3 高指向精度的机电集成优化设计 114
参考文献 123
第6章 面向赋形波束的星载网状反射面天线机电集成优化设计 124
6.1 概述 124
6.2 面向赋形波束的机电集成优化设计模型 126
6.3 灵敏度分析 127
6.4 优化设计模型求解的序列规划法 128
6.5 仿真算例 130
6.5.1 波束赋形综合结果 131
6.5.2 创新结构 137
参考文献 139
第7章 伞形反射面天线机电解耦模型 141
7.1 概述 141
7.2 伞形反射面天线的结构有限元网格 142
7.3 基于最优焦距的肋分段数确定方法 143
7.4 机电解耦模型的建立 145
7.5 仿真算例 147
7.5.1 结构有限元网格划分与最优焦点位置 148
7.5.2 方向图对比 149
7.5.3 静态结构变形 151
7.5.4 解析动态结构变形 152
7.5.5 有限元模型下的结构变形 155
参考文献 159
第8章 网状反射面天线结构随机误差的机电集成分析方法 161
8.1 概述 161
8.2 分析方法 162
8.3 结构随机参数的数学模型 162
8.3.1 索单元长度随机变量的数学模型 163
8.3.2 桁架节点位置随机变量的数学模型 164
8.4 索网节点位置随机变量与结构随机参数的函数关系 165
8.4.1 索网节点位置与索单元长度的函数关系 165
8.4.2 索网节点位置与桁架节点位置的函数关系 166
8.5 天线方向系数随机变量的函数关系式与数字特征 167
8.5.1 考虑索单元长度随机变量 167
8.5.2 考虑桁架节点位置随机变量 168
8.6 仿真算例 169
8.6.1 索单元长度随机变量 169
8.6.2 桁架节点位置随机变量 172
8.6.3 索张力大小对随机性的影响 174
参考文献 176
第9章 阵列馈源反射面天线随机误差的机电集成分析方法 177
9.1 概述 177
9.2 方向系数相对馈源单元误差的灵敏度 178
9.2.1 初级场叠加法 178
9.2.2 馈源单元位置误差 179
9.2.3 馈源单元指向误差 182
9.3 方向系数的数字特征 184
9.4 仿真算例 185
9.4.1 馈源单元位置误差灵敏度分析 187
9.4.2 馈源单元指向误差灵敏度分析 189
9.4.3 方向系数随机变量的数字特征 190
参考文献 193
第10章 基于机电解耦模型的反射面天线作动器布局优化方法 195
10.1 概述 195
10.2 某切割偏置反射面天线 196
10.2.1 天线基本参数 196
10.2.2 天线结构模型 197
10.3 模态截断与优化模型 198
10.3.1 基于机电解耦模型的模态截断 198
10.3.2 作动器布局优化模型 200
10.4 仿真算例 203
10.4.1 模态截断结果 203
10.4.2 优化程序预设值 209
10.4.3 面向电性能的模态截断布局优化结果 210
10.4.4 面向结构性能的模态截断布局优化结果 217
参考文献 221
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