本发明专利技术公开了一种基于电磁散射理论的反射面天线表面误差的反演方法，其整体思路是：首先测量反射面天线反射面板的表面误差，得到表面误差的测试数据，然后根据表面误差的实测数据建立表面误差分形模型，接下来根据分形模型计算表面误差的源项与谱振幅，再根据源项与谱振幅计算得到表面误差的反演模型，最后实现反射面天线表面误差的准确描述。本发明专利技术的有益之处在于：根据天线表面的实测数据建立表面误差初始分形模型，确保了反演模型数据来源的准确性；反演过程中根据初始模型计算面板的源项与谱振幅，通过源项和谱振幅得到表面误差的反演模型，确保了反演过程的准确性，为提高反射面面板表面误差描述的精度与效率奠定了基础。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种反射面天线表面误差的反演方法，具体涉及一种基于电磁散射理 论的反射面天线表面误差的反演方法，属于天线
技术介绍
反射面天线是典型的机电综合电子装备产品，随着其向高频段、高增益、高可靠性 及轻量化的方向发展，其结构位移场与电磁场之间的相互作用与相互影响越来越明显，由 于两场的互相影响关系不清而导致天线的辐射性能提高受到很大制约。因此，深入研宄两 场之间的相互影响关系，实现反射面天线的机电综合分析与设计具有重要意义。其实，反 射面天线的反射面板既是天线的主要结构组成部分，又是天线工作时电磁场传播的边界条 件。反射面板的表面误差因其存在的普遍性，分布的随机性以及对天线电性能影响机理的 复杂性，成为天线结构误差研宄的关键问题。反射面板的表面误差主要来源于三个方面， 一是天线工作的环境载荷；二是天线拼装过程带来的装配误差；三是由面板加工引起的表 面粗糙度。而研宄表面误差对天线电性能影响机理的前提是对表面误差进行准确地数学描 述。 关于反射面表面误差的数学描述的研宄，在应用现有专业软件的传统分析方法 中，多以数学函数来模拟反射面，主要存在模拟函数过于简单与实际工程表面误差不符；计 算过程的计算条件过多进行理想化假设，致使计算结果不够准确的问题。 对于反射面天线反射面模拟中所存在的上述问题，目前学术论文和专利中主要采 用的处理方法是选用周期函数或随机函数来描述反射面表面误差，得到反射面的轴向位移 误差，进而将此误差引入到天线电性能的计算过程。这类描述方法的优点是所使用函数的 数学结构简单清晰，后续电性能过程分析过程简单明了，对于低频反射面天线也能满足基 本的电性能计算精度要求。其缺点一是此类描述函数不符合真实工程天线面板表面误差非 周期、非随机的分布特征；二是周期函数与随机函数所使用参数也不是表面误差的"固有参 数"，与测量仪器、取样长度有关；三是通过轴向位移来完全反应表面误差的影响会带来一 定的误差，因为对于工作在高频段的反射面天线，其表面误差的影响不仅仅局限于轴向误 差。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于电磁散射理论的反射面 天线表面误差的反演方法，该反演方法能够准确描述反射面天线的表面误差，为提高反射 面面板表面误差描述的精度与效率奠定基础。 为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案： -种基于电磁散射理论的反射面天线表面误差的反演方法，其特征在于，包括以 下步骤： Stepl、测量反射面天线反射面板表面误差，得到表面误差的实测数据； St印2、根据表面误差的实测数据，建立表面误差分形模型； St印3、根据表面误差分形模型，计算源项； St印4、根据表面误差分形模型，计算谱振幅； Step5、根据表面的源项与谱振幅，计算表面误差反演模型； Step6、对表面误差反演模型的准确性进行检验，如果误差值在精度要求范围内， 则建模结束；如果不符合误差精度指标，则重复St印2至Step5,直至误差值满足精度要求 为止。 前述的反演方法，其特征在于，在Stepl中，测量反射面天线反射面板表面误差按 如下步骤进行： la、确定面板测量的取样长度A和评定长度L ; lb、在取样长度A范围内，均匀设置100个目标点，对扫描面板范围进行精确定 位； 1C、移动三维激光扫描仪，按照X向和y向等间距测量路径均匀扫描面板，得到原 始测试数据； ld、将原始测试数据输送至VxScan?软件，进行放大处理，得到表面误差测试数 据。 前述的反演方法，其特征在于，在Step2中，建立表面误差分形模型按如下步骤进 行： 2a、对Stepl得到的表面误差测试数据进行离散傅里叶变换，得到其功率谱密度 函数： p(o) = F(f(xj)) 式⑴ 其中，F( ?)表示傅里叶变换，f (Xi)表示第i点的表面误差测试数据； 2b、对变换后的结果取对数，得到log p(?)~log(?)曲线，用最小二乘法对曲 线进行线性拟合，通过拟合得到一条直线，得到分形模型的幅值G和维数D，直线的斜率k和 截距B与分形模型的参数G和D之间存在如下关系式：【主权项】1. ，其特征在于，包括以下 步骤： Stepl、测量反射面天线反射面板表面误差，得到表面误差的实测数据； Step2、根据表面误差的实测数据，建立表面误差分形模型； St印3、根据表面误差分形模型，计算源项； Step4、根据表面误差分形模型，计算谱振幅； Step5、根据表面的源项与谱振幅，计算表面误差反演模型； Step6、对表面误差反演模型的准确性进行检验，如果误差值在精度要求范围内，则建 模结束；如果不符合误差精度指标，则重复St印2至Step5,直至误差值满足精度要求为止。2. 根据权利要求1所述的反演方法，其特征在于，在Stepl中，测量反射面天线反射面 板表面误差按如下步骤进行： la、 确定面板测量的取样长度A和评定长度L; lb、 在取样长度A范围内，均匀设置100个目标点，对扫描面板范围进行精确定位； lc、 移动三维激光扫描仪，按照x向和y向等间距测量路径均匀扫描面板，得到原始测 试数据； ld、 将原始测试数据输送至VxScan?软件，进行放大处理，得到表面误差测试数据。3. 根据权利要求1所述的反演方法，其特征在于，在Step2中，建立表面误差分形模型 按如下步骤进行： 2a、对Stepl得到的表面误差测试数据进行离散傅里叶变换，得到其功率谱密度函数：p(o) =F(f(x^)式（1) 其中，F( ?)表示傅里叶变换，f(Xi)表示第i点的表面误差测试数据； 2b、对变换后的结果取对数，得到logp(?)~log(?)曲线，用最小二乘法对曲线进行 线性拟合，通过拟合得到一条直线，得到分形模型的幅值G和维数D，直线的斜率k和截距B 与分形模型的参数G和D之间存在如下关系式：B= 2(D-l)logG-log(21ny) 式（3) 2c、根据步骤2b得到的幅值G和维数D的数值值，建立表面误差分形数学模型：其中，％为随机相位函数，参数y= 1. 5。4. 根据权利要求3所述的反演方法，其特征在于，在Step3中，计算源项按如下步骤进 行： 3a、根据St印1中建立的表面误差分形数学模型计算得到无单位的标量e(x，p):其中，之为z向偏导算子，f' (x) =Asin(wJrx)为法向偏导算子，z=f(x)为Step2 中建立的表面误差分形数学模型； 3b、根据无单位的标量e(x，p)计算源项：其中0S 9i为入射角， 吣为散射角。5. 根据权利要求4所述的反演方法，其特征在于，在Step4中，根据下式计算谱振幅：其中，p=kQsin93i为入射角， 0S为散射角，e(x，p)是一个无单位的标量。6. 根据权利要求5所述的反演方法，其特征在于，在Step5中，计算表面误差反演模型 按如下步骤进行：5a、根据欧拉公式e±ix=C〇S(x) 土isin(x)，将源项式（5)和谱振幅式（7)写成以下形 式： ， J用式（5)和式（7) 得到：5c、对于小尺度的表面误差问题，假设乘积因子cos(a(q)f(x)) =l、sin(a(q)f(x)) =a(q)f(x)，表面误本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于电磁散射理论的反射面天线表面误差的反演方法，其特征在于，包括以下步骤：Step1、测量反射面天线反射面板表面误差，得到表面误差的实测数据；Step2、根据表面误差的实测数据，建立表面误差分形模型；Step3、根据表面误差分形模型，计算源项；Step4、根据表面误差分形模型，计算谱振幅；Step5、根据表面的源项与谱振幅，计算表面误差反演模型；Step6、对表面误差反演模型的准确性进行检验，如果误差值在精度要求范围内，则建模结束；如果不符合误差精度指标，则重复Step2至Step5，直至误差值满足精度要求为止。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，李鹏，刘改云，周金柱，宋立伟，王从思，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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