[发明专利]一种分析节点随机误差对索网天线电性能影响的方法

说明书

本发明属于通讯技术领域，具体涉及一种分析节点随机误差对索网天线电性能影响的方法。包括如下步骤：步骤1：已知反射面的形状，求解天线的远场电性能；步骤2：通过对每个三角形面的远场方向场叠加可得到整个索网反射面的远场方向场；步骤3：引入随机误差；步骤4：引入数学期望计算节点随机误差对索网天线电性能影响；步骤5：通过引入高斯一勒让德积分的方法提高积分的计算速度。运用本发明方法计算索网反射面天线自由节点x、y、z方向上随机误差对电性能的影响，可以对索网天线的设计及工程运用起到一定的指导作用。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种分析节点随机误差对索网天线电性能影响的方法。

背景技术

随着对天线分辨率及信号强度要求的提高，要求反射面天线的口径增大、工作频率提高，对反射面表面的精度要求也越来越高，因而研究反射面表面误差对天线电性能的影响非常重要。在加工和制造的过程中，反射面表面难免产生随机误差，其一般服从正态分布。Ruze最早给出了反射面表面随机误差与增益损失之间的关系，通过一个与反射面轴向误差相关的近似的通用表达式来表示，在天线设计时被广泛应用，然而其无法分析在反射面上不同误差分布对电性能造成的影响，为此之后主要通过两种方式来研究反射面表面误差对电性能影响，一种是通过蒙特-卡罗的方法来求误差对天线电性能的影响，需要生成大量随机变量求解远场方向场之后求平均值得到，由于变量是随机生成的，两次求解结果可能存在误差且计算量较大；另一种是在Ruze公式的基础上推导出一种修正的近似通用表达式，然而其只能考虑轴向误差带来的影响。

对于索网式反射面天线，与连续表面反射面天线不同的是反射面表面形状主要由节点位置来决定，节点在x、y、z三个方向上的误差均会对天线的电性能造成影响，所以只考虑轴向误差对电性能影响在索网反射面天线上不适用。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种分析节点随机误差对索网天线电性能影响的方法，用于分析索网天线在x、y、z三个方向上误差对电性能的影响，分析结果可以为索网天线设计及工程应用提供一定的指导作用。

为实现以上目的，本方法由以下步骤变换而来。

步骤1，已知反射面的形状，天线的远场电性能可通过物理光学法求得：

其中，为角度上的辐射方向场，电性能是一个天线性能好坏最直接的体现，通过方向场可以反映电性能的好坏，此处用方向场来评价误差对电性能影响，为反射面表面感应电流，为反射面表面单位法向矢量，Hⁱ为入射感应磁场强度，k＝2π/λ，η＝120π，λ表示波长，j为复数虚部表示符号，是单位并矢张量，为远场观测点r方向上的单位方向矢量，∑为天线反射面；

步骤2，天线表面由多个三角形面片拼合而成，计算每个三角形远场方向场叠加可得到整个索网反射面天线的远场方向场，可由公式(1)变换得到：

其中表示第m个三角形面的远场方向场，N_tri表示反射面三角形的总个数，S_tri，m表示第m个三角形面；

步骤3，在制造装配过程中，难免产生误差，其一般以随机分布的形式存在，所以引入随机误差，研究节点随机误差对电性能的影响，随机误差一般满足正态分布：

其中，数学期望μ表示反射面节点位于理想位置时坐标值，标准差σ表示在天线误差分析中常用的节点均方根误差值，x表示节点实际位置坐标，节点坐标在μ±3σ内的概率为99.73％，所以这里研究节点随机误差在μ±3σ内的情况；

步骤4，引入数学期望计算节点随机误差对索网天线电性能影响，由于随着重复次数接近无穷大，数值的算术平均值几乎肯定地收敛于期望，所以这里通过求数学期望的方式来获得三角形面片在节点随机误差影响下索网天线的电性能：