反射面天线辐射性能的概率分析研究

摘要

反射面天线在加工、装配和服役等各阶段，不可避免地会产生各种结构误差，主要包括天线面板误差、馈源误差、副面位置误差以及转动误差等因素，这些结构误差会对天线的电磁性能产生严重影响，必须在设计阶段加以定量考虑。为此，须首先研究天线电性能在这些误差影响下的概率分析问题。
　　本文在课题组前期工作的基础上，开展了反射面天线辐射性能的概率分析方面的研究工作。着重研究在考虑反射面板各分环误差的情况下，天线电性能的极大熵概率密度估计等问题。主要研究内容是：
　　将稀疏网格积分法应用于反射面天线辐射性能统计矩的计算之中，较大程度上提高了统计矩的计算效率。详细讨论了统计矩计算过程中的变量代换问题，分别给出了Monte Carlo法和稀疏网格积分法的实施过程，通过算例对比了两种方法的计算精度和计算量。
　　研究了基于分数阶矩的极大熵概率密度估计方法的实施问题。该方法最终归结为一个两层优化问题，在实施过程中容易出现数值积分的发散而导致寻优失败。为此，本文提出采用指数分布作为先验分布，在一定程度上缓解这一问题。为有效求解该两层优化问题，本文在上层优化中采用局部搜索算法，推导了相关灵敏度算式。将该方法应用于某8m天线的概率分析之中，得到了增益损失和副瓣电平的概率密度函数。
　　分别采用概率密度法和基于Kriging的雷-菲法对某8m天线的增益损失和副瓣电平可靠性进行了分析计算，结合算例对两种方法进行了对比分析。此外，综合考虑天线面板误差、副面和馈源的位置误差对8m卡氏天线的可靠性进行了研究。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2反射面天线的结构及类型

1.3反射面天线概率分析与优化设计国内外研究现状

1.4 本文工作的主要内容

第二章 反射面天线的辐射性能分析

2.1引言

2.2反射面天线的结构误差

2.3综合误差引起的辐射性能分析

2.4本章小结

第三章 天线辐射性能统计矩的计算方法

3.1引言

3.2等概率变换准则

3.3分数阶与整数阶矩

3.4矩计算的Monte Carlo方法

3.5矩计算的稀疏网格积分方法

3.6数值算例

3.7本章小结

第四章 天线辐射性能的概率密度估计

4.1引言

4.2基于分数阶矩的极大熵概率密度估计

4.3方法的实施

4.4算例讨论

4.5本章小结

第五章 天线辐射性能的可靠性分析

5.1引言

5.2 Kriging代理模型

5.3非正态变量的当量正态化

5.4雷-菲法

5.5基于概率密度的可靠度计算

5.6数值算例

5.7本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文主要内容

6.2研究与展望

参考文献

致谢

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