本發(fā)明屬于雷達(dá)天線
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種具有賦形波束的新型網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，應(yīng)用于星載網(wǎng)狀天線的賦形波束設(shè)計。
背景技術(shù)：
：賦形反射面天線具有效率高、服務(wù)區(qū)相鄰區(qū)域信號干擾小的特點，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信中；同時，周邊桁架式可展開網(wǎng)狀天線由于其輕質(zhì)量、收攏體積小、周期短的特點，成為了近年來備受各國宇航界關(guān)注的空間可展開天線形式；因此，很有必要研究如何基于周邊桁架式可展開天線結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)網(wǎng)狀反射面的賦形波束設(shè)計。周邊桁架式可展開網(wǎng)狀天線由于其輕質(zhì)量、收攏體積小、周期短的特點，成為了近年來備受各國宇航界關(guān)注的空間可展開天線形式，其結(jié)構(gòu)組成主要包括可展開的周邊桁架、金屬反射網(wǎng)、前索網(wǎng)、后索網(wǎng)以及縱向調(diào)整索結(jié)構(gòu)。前索網(wǎng)主要用于支撐所鋪設(shè)的金屬反射網(wǎng)，后索網(wǎng)主要起平衡作用，縱向調(diào)整索用于調(diào)節(jié)前索網(wǎng)，使得金屬反射面形成所需要的形面。星載賦形波束天線往往采用單饋源單反射面的結(jié)構(gòu)形式，常用的賦形方法有波前法、口徑場優(yōu)化法、口徑面柵格的場相位優(yōu)化法和反射面直接展開法等。賦形波束天線的設(shè)計過程通常分為兩個步驟，首先，首先從電性能要求出發(fā)，設(shè)計出理想的賦形反射面，然后再通過結(jié)構(gòu)設(shè)計來實現(xiàn)具有賦形反射面的天線結(jié)構(gòu)。對于面天線而言，設(shè)計出理想的賦形反射面形狀后，結(jié)構(gòu)設(shè)計很容易實現(xiàn)具有該賦形反射面的天線結(jié)構(gòu)；然而，星載網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)屬于張拉成形結(jié)構(gòu)，要依靠索網(wǎng)的張緊力自平衡來保證反射面的形面，僅僅從電性能出發(fā)設(shè)計得到的賦形反射面，對于網(wǎng)狀天線而言，結(jié)構(gòu)上可能難以實現(xiàn)。因此，如何通過結(jié)構(gòu)設(shè)計來實現(xiàn)具有賦形反射面的網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)，存在很大的困難。ShuxinZhang在2014年的論文《Sensitivityanalysisoffacetedreflectorantennasandacontourbeamsynthesistechnology》中基于靈敏度分析方法對平面拼合反射面進(jìn)行了賦形研究，文中假定反射面節(jié)點的x、y坐標(biāo)保持不變，通過設(shè)計z坐標(biāo)來滿足電性能要求，該方法得到的賦形索網(wǎng)反射面是凹凸不平的，對于現(xiàn)存的網(wǎng)狀天線形式而言，結(jié)構(gòu)上是無法通過張拉實現(xiàn)的。H.Tanaka在2006年的論文《Designoptimizationstudiesforlarge-scalecontouredbeamdeployablesatelliteantennas》中對周邊桁架式網(wǎng)狀天線進(jìn)行了賦形研究，該方法將索網(wǎng)的賦形分為兩步：首先，從電性能出發(fā)采用平面波方法設(shè)計理想的賦形面；然后，設(shè)計索網(wǎng)反射面使其盡可能去逼近理想賦形面。該方法設(shè)計過程繁雜，而且賦形能力很有限。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有賦形波束的新型網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，該方法將周邊桁架式可展開網(wǎng)狀天線的兩層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展為三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，既能保證中間層索網(wǎng)的形狀為凹凸不平的賦形反射面，又能保證整體結(jié)構(gòu)的可張拉性和可實現(xiàn)性。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種具有賦形波束的新型網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，包括如下步驟：步驟101：確定網(wǎng)狀天線反射面的基本電參數(shù)和幾何參數(shù)，包括確定天線的工作頻率f，天線的光學(xué)口徑D、反射面焦距F、反射面偏置距離p以及天線高度H；步驟102：確定具有賦形要求的區(qū)域所對應(yīng)的天線遠(yuǎn)場觀測點(AZi,ELi)和賦形區(qū)域的增益要求Di≥Dobj(i＝1～Nfar)；其中，(AZi,ELi)表示第i個遠(yuǎn)場觀測點的角度坐標(biāo)，Di為第i個遠(yuǎn)場觀測點處的增益值，Dobj為賦形區(qū)域所要求的目標(biāo)增益值，Nfar為遠(yuǎn)場觀測點數(shù)目；步驟103：生成索網(wǎng)偏置拋物面：首先，根據(jù)現(xiàn)有的偏置拋物面切割技術(shù)，得到偏置拋物反射面的初始幾何形狀；然后，對偏置拋物反射面進(jìn)行初始索網(wǎng)網(wǎng)格劃分，劃分為輻射狀網(wǎng)格、三向網(wǎng)格或者準(zhǔn)測地線網(wǎng)格形式，將其作為索網(wǎng)賦形設(shè)計的初始拓?fù)錁?gòu)型，并將對應(yīng)的節(jié)點坐標(biāo)信息和索段拓?fù)溥B接關(guān)系信息整理成固定格式的數(shù)據(jù)文件；步驟104：建立并求解網(wǎng)狀反射面賦形波束設(shè)計的優(yōu)化模型，得到賦形網(wǎng)狀反射面；步驟105：設(shè)計具有賦形網(wǎng)狀反射面的三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)；步驟106：確定三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)在張拉平衡狀態(tài)下的預(yù)張力分布；步驟107：設(shè)計用于支撐三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)；步驟108：確定索網(wǎng)-桁架整體天線結(jié)構(gòu)模型；綜合步驟105和步驟107，得到賦形設(shè)計后的索網(wǎng)-桁架整體結(jié)構(gòu)；步驟109：結(jié)束賦形網(wǎng)狀天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計。上述的步驟104，包括如下步驟：步驟201：確定設(shè)計變量：在天線局部坐標(biāo)系oxyz中，將索網(wǎng)反射面所有內(nèi)部自由節(jié)點的z坐標(biāo)相對于初始位置的變化量作為設(shè)計變量，即Δz＝[Δz1,Δz2…,Δzn]T，其中，n為索網(wǎng)反射面自由節(jié)點的總數(shù)目；T為矩陣轉(zhuǎn)置符號；步驟202：確定目標(biāo)函數(shù)：進(jìn)行網(wǎng)狀反射面的賦形設(shè)計時，需要滿足遠(yuǎn)場電性能指標(biāo)，目標(biāo)目標(biāo)函數(shù)如下：f=[Σi=1Nfar(Di-Dobj)2]1/2;]]>步驟203：確定約束條件：需要滿足的約束條件如下：1)設(shè)計變量的上、下限約束，即滿足0≤Δzj≤Δzmax,(j＝1～n)式中，Δzmax為Δzj的上限值；2)賦形后的遠(yuǎn)場觀測點增益值，應(yīng)滿足Di≥D,(i＝1～Nfar)式中，D為遠(yuǎn)場觀測點增益的下限值；步驟204：建立優(yōu)化模型：綜合步驟201～步驟203，優(yōu)化模型如下：FindΔz＝[Δz1,Δz2…,Δzn]TMinf=[Σi=1Nfar(Di-Dobj)2]1/2]]>S.t.0≤Δzj≤Δzmax,(j＝1～n)Di≥D,(i＝1～Nfar)步驟205：求解優(yōu)化模型：采用遺傳算法等優(yōu)化算法求解步驟204中建立的優(yōu)化模型，得到賦形設(shè)計后的反射面節(jié)點z坐標(biāo)的變化量，進(jìn)而得到賦形網(wǎng)狀反射面。上述的步驟105，包括如下步驟：步驟301：確定上層和下層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)，包括：上層索網(wǎng)的口徑Dup、下層索網(wǎng)的口徑Ddown、上層索網(wǎng)的焦距Fup和下層索網(wǎng)的焦距Fdown；步驟302：設(shè)計下層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)：首先，下層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的單元拓?fù)溥B接關(guān)系與反射面索網(wǎng)完全一致；然后，在天線局部坐標(biāo)系中，下層索網(wǎng)的所有節(jié)點的x、y坐標(biāo)與反射面節(jié)點完全相同；其次，下層索網(wǎng)節(jié)點的z坐標(biāo)根據(jù)下層索網(wǎng)的拋物面方程來確定；步驟303：設(shè)計上層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)：首先，確定上層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的單元拓?fù)溥B接關(guān)系，上層索網(wǎng)的邊界支撐點數(shù)目與反射面索網(wǎng)相同，索網(wǎng)的分環(huán)數(shù)取為反射面索網(wǎng)分環(huán)數(shù)的一半；然后，根據(jù)三向網(wǎng)格生成方式，確定上層索網(wǎng)的幾何構(gòu)型；步驟304：設(shè)計反射面索網(wǎng)和下層索網(wǎng)之間的拉索：將反射面索網(wǎng)和下層索網(wǎng)的內(nèi)部自由節(jié)點對應(yīng)相連，即可得到反射面索網(wǎng)和下層索網(wǎng)之間的拉索單元；步驟305：設(shè)計上層索網(wǎng)和反射面索網(wǎng)之間的拉索：由于反射面索網(wǎng)節(jié)點數(shù)目比上層索網(wǎng)節(jié)點數(shù)目多，則根據(jù)就近原則，將反射面索網(wǎng)節(jié)點和上層索網(wǎng)的節(jié)點連接起來，即可得到上層和反射面索網(wǎng)之間的拉索單元；步驟306：確定整體三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)：綜合步驟302～305，即可得到整體三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。上述的步驟106，包括如下步驟：步驟401：確定設(shè)計變量：將整體索網(wǎng)所有索單元的張力作為設(shè)計變量，即T＝[T1,T2…,Tm]T，其中，m為索單元的總數(shù)目；步驟402：確定目標(biāo)函數(shù)：為了追求索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的張力分布最均勻，以整體索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的最大張力值比最小張力值作為設(shè)計目標(biāo)函數(shù)：f＝Tmax/Tmin式中，Tmax和Tmin分別表示整體索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的最大張力值和最小張力值；步驟403：確定約束條件：所有的索單元必須處于張緊狀態(tài)，需滿足Tj≥T,(j＝1～m)式中，T為索單元張力的下限值；步驟404：建立優(yōu)化模型：綜合步驟401～步驟403，優(yōu)化模型如下：FindT＝[T1,T2…,Tm]TMinf＝Tmax/TminS.t.Tj≥T,(j＝1～m)步驟405：求解優(yōu)化模型：采用遺傳算法等優(yōu)化算法求解步驟404中建立的優(yōu)化模型，即可得到三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)在張拉平衡狀態(tài)下的預(yù)張力分布情況。上述的步驟107，包括如下步驟：步驟501：設(shè)計兩層環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)，即設(shè)計傳統(tǒng)周邊桁架式網(wǎng)狀可展開天線的桁架結(jié)構(gòu)，用來支撐反射面層和下層的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)；步驟502：基于步驟501得到的桁架結(jié)構(gòu)，設(shè)計出支撐上層索網(wǎng)的桁架結(jié)構(gòu)，進(jìn)而得到整體三層桁架結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是：1)通過將周邊桁架式可展開網(wǎng)狀天線的兩層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展為三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)具有賦形反射面的網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)，設(shè)計過程簡明；2)所設(shè)計得到的賦形網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)具有可張拉性，結(jié)構(gòu)上易實現(xiàn)，具有很好的工程應(yīng)用價值。以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。附圖說明圖1具有賦形波束的新型網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)設(shè)計方法總體流程圖；圖2建立并求解網(wǎng)狀反射面賦形設(shè)計優(yōu)化模型流程圖；圖3設(shè)計具有賦形網(wǎng)狀反射面的三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)流程圖；圖4確定三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的平衡預(yù)張力流程圖；圖5設(shè)計支撐三層索網(wǎng)的環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)流程圖；圖6賦形設(shè)計中具有增益要求的遠(yuǎn)場觀測區(qū)域示意圖；圖7偏置拋物面天線前后網(wǎng)面生成方式示意圖；圖8賦形前的反射面索網(wǎng)結(jié)構(gòu)正視圖；圖9賦形前后的反射面索網(wǎng)結(jié)構(gòu)俯視圖；圖10賦形后的反射面索網(wǎng)結(jié)構(gòu)正視圖。圖11下層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)正視圖。圖12上層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)正視圖。圖13上層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)俯視圖。圖14具有賦形索網(wǎng)反射面的總體三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)正視圖。圖15支撐反射面索網(wǎng)和下層索網(wǎng)的兩層環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)圖。圖16支撐三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的三層環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)圖。圖17賦形設(shè)計后的索網(wǎng)-桁架整體結(jié)構(gòu)正視圖。圖18賦形設(shè)計后的索網(wǎng)-桁架整體結(jié)構(gòu)俯視圖。圖19仿真算例中賦形后的網(wǎng)狀天線遠(yuǎn)場增益等高線圖。附圖標(biāo)記說明：1、反射面索網(wǎng)；2、上層索網(wǎng)；3、下層索網(wǎng)；4、反射面索網(wǎng)和上層索網(wǎng)之間的拉索單元；5、反射面索網(wǎng)和下層索網(wǎng)之間的拉索單元。具體實施方式如圖1所示，本發(fā)明提供了一種具有賦形波束的新型網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，它是通過將周邊桁架式可展開網(wǎng)狀天線的兩層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展為三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)具有賦形反射面的網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，包括如下步驟：步驟101：確定網(wǎng)狀天線反射面的基本電參數(shù)和幾何參數(shù)，包括：天線的工作頻率f，天線的光學(xué)口徑D、反射面焦距F、反射面偏置距離p，天線高度H；步驟102：確定具有賦形要求的區(qū)域所對應(yīng)的天線遠(yuǎn)場觀測點(AZi,ELi)和賦形區(qū)域的增益要求Di≥Dobj(i＝1～Nfar)；其中，(AZi,ELi)表示第i個遠(yuǎn)場觀測點的角度坐標(biāo)，其中AZ表示方位角，EL表示俯仰角，Di為第i個遠(yuǎn)場觀測點處的增益值，Dobj為賦形區(qū)域所要求的目標(biāo)增益值，Nfar為遠(yuǎn)場觀測點數(shù)目；某天線賦形區(qū)域及觀測點如圖6所示，該區(qū)域被離散為73個遠(yuǎn)場觀測點，覆蓋了美國本土地圖；步驟103：生成索網(wǎng)偏置拋物面。首先，根據(jù)現(xiàn)有的偏置拋物面切割技術(shù)，得到偏置拋物反射面的初始幾何形狀；天線反射面的生成方式如圖7所示，其中，OXYZ為天線全局坐標(biāo)系，oxyz為索網(wǎng)天線局部坐標(biāo)系；在天線局部坐標(biāo)系oxyz中，對反射面進(jìn)行初始索網(wǎng)網(wǎng)格劃分，可劃分為輻射狀網(wǎng)格、三向網(wǎng)格或者準(zhǔn)測地線網(wǎng)格形式，將其作為索網(wǎng)賦形設(shè)計的初始拓?fù)錁?gòu)型，并將對應(yīng)的節(jié)點坐標(biāo)信息和索段拓?fù)溥B接關(guān)系信息整理成固定格式的數(shù)據(jù)文件；如圖8和圖9所示，將反射面索網(wǎng)化分成三向網(wǎng)格形式；步驟104：建立并求解網(wǎng)狀反射面賦形波束設(shè)計的優(yōu)化模型，得到賦形網(wǎng)狀反射面；步驟105：設(shè)計具有賦形網(wǎng)狀反射面的三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)；步驟106：確定三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)在張拉平衡狀態(tài)下的預(yù)張力分布；步驟107：設(shè)計用于支撐三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)；步驟108：確定索網(wǎng)-桁架整體天線結(jié)構(gòu)模型。綜合步驟105和步驟107，得到賦形設(shè)計后的索網(wǎng)-桁架整體結(jié)構(gòu)，如圖17和圖18所示；步驟109：結(jié)束賦形網(wǎng)狀天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計。如圖2所示，所述的步驟104建立并求解網(wǎng)狀反射面賦形波束設(shè)計的優(yōu)化模型，得到賦形網(wǎng)狀反射面，具體涉及如下步驟：步驟201：確定設(shè)計變量。在天線局部坐標(biāo)系oxyz中，將索網(wǎng)反射面所有內(nèi)部自由節(jié)點的z坐標(biāo)相對于初始位置的變化量作為設(shè)計變量，即Δz＝[Δz1,Δz2…,Δzn]T，其中，n為索網(wǎng)反射面自由節(jié)點的總數(shù)目；步驟202：確定目標(biāo)函數(shù)。進(jìn)行網(wǎng)狀反射面的賦形設(shè)計時，需要盡可能滿足遠(yuǎn)場電性能指標(biāo)，目標(biāo)目標(biāo)函數(shù)如下：f=[Σi=1Nfar(Di-Dobj)2]1/2;]]>步驟203：確定約束條件。需要滿足的約束條件如下：1)設(shè)計變量的上下限約束，即滿足0≤Δzj≤Δzmax,(j＝1～n)式中，Δzmax為Δzj的上限值；2)賦形后的遠(yuǎn)場觀測點增益值，應(yīng)滿足Di≥D,(i＝1～Nfar)式中，D為遠(yuǎn)場觀測點增益的下限值；步驟204：建立優(yōu)化模型。綜合步驟201～步驟203，優(yōu)化模型如下：FindΔz＝[Δz1,Δz2…,Δzn]TMinf=[Σi=1Nfar(Di-Dobj)2]1/2]]>S.t.0≤Δzj≤Δzmax,(j＝1～n)Di≥D,(i＝1～Nfar)步驟205：求解優(yōu)化模型。采用遺傳算法等優(yōu)化算法求解步驟204中建立的優(yōu)化模型，得到賦形設(shè)計后的反射面節(jié)點z坐標(biāo)的變化量；步驟206：根據(jù)步驟205的優(yōu)化結(jié)果，確定賦形后的索網(wǎng)反射面；如圖10所示。如圖3所示，所述的步驟105設(shè)計具有賦形網(wǎng)狀反射面的三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，具體涉及如下步驟：步驟301：確定上層和下層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)，包括：上層索網(wǎng)的口徑Dup、下層索網(wǎng)的口徑Ddown、上層索網(wǎng)的焦距Fup和下層索網(wǎng)的焦距Fdown；步驟302：設(shè)計下層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。首先，下層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的單元拓?fù)溥B接關(guān)系與反射面索網(wǎng)完全一致；然后，在天線局部坐標(biāo)系oxyz中，下層索網(wǎng)的所有節(jié)點的x、y坐標(biāo)與反射面節(jié)點完全相同，在oxy平面內(nèi)的投影如圖9所示；其次，下層索網(wǎng)節(jié)點的z坐標(biāo)則根據(jù)下層索網(wǎng)的拋物面方程來確定；設(shè)計得到的下層索網(wǎng)如圖11所示；步驟303：設(shè)計上層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。首先，確定上層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的單元拓?fù)溥B接關(guān)系，上層索網(wǎng)的邊界支撐點數(shù)目與反射面索網(wǎng)相同，索網(wǎng)的分環(huán)數(shù)取為反射面索網(wǎng)分環(huán)數(shù)的一半；然后，根據(jù)三向網(wǎng)格生成方式，確定上層索網(wǎng)的幾何構(gòu)型，如圖12和圖13所示；步驟304：設(shè)計反射面索網(wǎng)1和下層索網(wǎng)3之間的拉索。將反射面索網(wǎng)1和下層索網(wǎng)3的內(nèi)部自由節(jié)點對應(yīng)相連，即可得到反射面索網(wǎng)和下層索網(wǎng)之間的拉索單元5，如圖14所示；步驟305：設(shè)計上層索網(wǎng)2和反射面索網(wǎng)1之間的拉索。由于反射面索網(wǎng)1節(jié)點數(shù)目比上層索網(wǎng)2節(jié)點數(shù)目多，因此，根據(jù)就近原則，將反射面索網(wǎng)1節(jié)點和上層索網(wǎng)2的節(jié)點連接起來，即可得到反射面索網(wǎng)和上層索網(wǎng)之間的拉索單元4，如圖14所示；步驟306：確定整體三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。綜合上述步驟302～305，即可得到整體三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖14所示。如圖4所示，所述的步驟106確定三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)張拉平衡態(tài)下的預(yù)張力分布，具體涉及如下步驟：步驟401：確定設(shè)計變量。將整體索網(wǎng)所有索單元的張力作為設(shè)計變量，即T＝[T1,T2…,Tm]T，其中，m為索單元的總數(shù)目；步驟402：確定目標(biāo)函數(shù)。為了追求索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的張力分布最均勻，以整體索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的最大張力比最小作為設(shè)計目標(biāo)函數(shù)：f＝Tmax/Tmin式中，Tmax和Tmin分別表示所有索單元張力的最大和最小值；步驟403：確定約束條件。所有的索單元必須處于張緊狀態(tài)，需滿足Tj≥T,(j＝1～m)式中，T為索單元張力的下限值；步驟404：建立優(yōu)化模型。綜合步驟401～步驟403，優(yōu)化模型如下：FindT＝[T1,T2…,Tm]TMinf＝Tmax/TminS.t.Tj≥T,(j＝1～m)步驟405：求解優(yōu)化模型。采用遺傳算法等優(yōu)化算法求解步驟404中建立的優(yōu)化模型；步驟406：根據(jù)步驟405的優(yōu)化結(jié)果，確定三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)在張拉平衡狀態(tài)下的預(yù)張力分布情況。如圖5所示，所述的步驟107設(shè)計用于支撐三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的桁架結(jié)構(gòu)，具體涉及如下步驟：步驟501：設(shè)計兩層環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)，即設(shè)計傳統(tǒng)周邊桁架式網(wǎng)狀可展開天線的桁架結(jié)構(gòu)，來支撐反射面層和下層的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖15所示；步驟502：基于步驟501得到的桁架結(jié)構(gòu)，設(shè)計出支撐上層索網(wǎng)的桁架結(jié)構(gòu)，進(jìn)而得到整體三層桁架結(jié)構(gòu)，如圖16所示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是：1)通過將周邊桁架式可展開網(wǎng)狀天線的兩層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展為三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)具有賦形反射面的網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)，設(shè)計過程簡明；2)所設(shè)計得到的賦形網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)具有可張拉性，結(jié)構(gòu)上易實現(xiàn)，具有很好的工程應(yīng)用價值。本發(fā)明的優(yōu)點可通過以下仿真實驗進(jìn)一步說明：1.仿真條件：天線物理口徑為2.5米，前索網(wǎng)焦距為2.5米，前索網(wǎng)偏置距離為1.55米，天線桁架總高度為0.45米，天線的工作頻率為3GHz；網(wǎng)狀天線反射面的初始構(gòu)型如圖8和圖9所示；具有遠(yuǎn)場增益要求的遠(yuǎn)場觀測區(qū)域如圖6所示，該區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)增益為Dobj＝28dB，遠(yuǎn)場觀測點數(shù)目為Nfar＝73。采用本發(fā)明的方法，首先，對該天線索網(wǎng)反射面進(jìn)行賦形設(shè)計；然后，結(jié)合賦形后的網(wǎng)面反射面，設(shè)計上層和下層的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而得到總體三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)；其次，設(shè)計了支撐三層索網(wǎng)的三層桁架結(jié)構(gòu)，進(jìn)而得到了索網(wǎng)-桁架整體天線結(jié)構(gòu)。2.仿真結(jié)果：賦形設(shè)計后的索網(wǎng)反射面如圖9和圖10所示，其遠(yuǎn)場增益等高線圖如圖19所示；賦形設(shè)計后的索網(wǎng)-桁架整體天線結(jié)構(gòu)模型如圖17和圖18所示；賦形后的天線索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的平衡態(tài)索力數(shù)據(jù)如表1所示。表1賦形后的網(wǎng)狀天線索網(wǎng)平衡態(tài)預(yù)張力結(jié)果由圖10可知，賦形設(shè)計后的索網(wǎng)反射面為凹凸不平的網(wǎng)面，必須通過設(shè)計三層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)才能保證其結(jié)構(gòu)的可張拉性；由圖19可知，通過本方法得到的賦形網(wǎng)狀天線很好地滿足了遠(yuǎn)場增益的要求；由表1數(shù)據(jù)可以看出，對于賦形后的網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)而言，結(jié)構(gòu)上是可張拉的，且其張力水平能夠滿足工程實際的要求。上述仿真數(shù)值試驗證明，采用本發(fā)明可合理有效地設(shè)計出具有賦形波束的新型網(wǎng)狀天線結(jié)構(gòu)。本實施方式中沒有詳細(xì)敘述的部分屬本行業(yè)的公知的常用手段，這里不一一敘述。以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3