聚能定向电磁脉冲天线设计+文献综述(7)
（a）平行馈电 （b）焦距外馈电 （c）焦距内馈电
图1.6 双馈源抛物面天线
随着天线工作条件的复杂化与多样化，其结构强度要求也日益受到重视。对于小口径抛物天线的结构，杨兵[47]提出了考虑危险截面的强度校核简化方法，并导出了设计风速的计算公式；高宏伟和陈庚超[48,49]分别通过理论计算和数值仿真（人工优化与自动优化）的方法优化了可展开切割抛物面天线的结构，并给出机构运动学原理和赋形设计过程, 以及可选用的多种天线反射面栅片结构，最后结合某型号天线结构验证了方法的可行性，结果表明质量降低约20 %, 造价降低约15 %，结构抗载荷能力也得到提高。
1.2.6 发射天线现代优化方法
近年来，由于自适应天线，可折叠天线这类可变形天线的不断发展[50,51]，天线的设计任务日益复杂，对于辐射性能，强度，重量和体积的要求均不断提高，需要优化的参数也不断增加，这些要求使得优化方法也不断发展。Grandhi R[52]提出了以考察结构频率的结构优化方法；尤国强[53]考查了可展开天线收拢与展开状态，以频率，反射精度和结构强度等因素为设计变量，以结构重量为优化目标，并通过引入遗传算法，取得了一些合理、有益的数值结果；谢飞[54]考虑以锥角和锥长为变量，辐射频率作为优化目标，设计了一内外径不同的同轴双锥天线并进行了仿真和优化，使得在0.1~1GHz频段范围内天线反射损耗小于-10dB，能量辐射效率达到82.8%，并制作了一个缩比的天线，在微波暗室中，对反射损耗，增益和方向图进行了测量，验证了仿真结果；李哲[55]将代理模型法与差分进化算法相结合，从而在尽可能保证搜索到全局最优解的前提下，减少了计算成本，大幅度减少了优化时间，并使用代理模型/DE算法对某宽带E形贴片天线和某准八木天线的阻抗和增益分别作了优化，表明了代理模型/DE算法的有效性；吴峥[56]引入神经网络算法，对基于Ansoft HFSS软件仿真得到的有限样本全波分析结果进行训练，从而建立天线结构参数和性能参数之间的映射关系，并运用遗传算法，根据天线设计要求确定出适应度函数的表达式，通过一代代的遗传进化得到所需天线最优结构参数，最后利用该方法对含有有寄生单元的倒天线，三角形贴片天线等进行优化设计，验证了所用方法的有效性。
1.3 课题研究内容
1.3.1 拟研究的问题
本文着重研究以下几个方面的内容：
（1）超宽带电磁脉冲子弹药（天线伞弹）动力学模型的建立和动力学特性分析，包括对两种伞弹系统的自由坠落段弹道、稳定下落段弹道下的多刚体运动模型的建立，空气动力参数的仿真，姿态计算，伞型的评价以及伞口径的优化设计；
（2）伞形抛物面天线辐射增益模型的建立，包括馈源辐射效率模型和方向图模型的建立，抛物面天线与馈源匹配后的总增益模型的建立；
（3）伞形抛物面天线结构参数优化，包括抛物面天线结构参数优化、馈源的匹配选择及结构参数优化，增益与结构参数关系的分析；
（4）伞形天线弹药系统总体结构设计与特性分析，包括实体建模，以及相关电特性，频率特性和效能特性分析；
（5）辐射特性仿真验证，包括增益，效率方向图和相对振幅等特性的对照分析。
1.3.2 研究方法
（1）伞弹动力学：根据所设计的工作过程，基于一定的假设条件，将四段弹道简化为两段主弹道；考虑两种结构的伞形天线，结合坐标变换法，流体力学中的附加质量理论，准定常流动等理论建立起两段主要外弹道上的伞弹多刚体运动模型，进而得到各个弹道方程；利用流体力学计算软件Fluent，通过仿真确定出各伞形和子弹药的阻力系数；基于某型空投间瞄武器投放瞬时的初始弹道参数，对外弹道进行求解，分析两种伞型条件下的空中姿态，确定评价指标，从而选择出伞型以及对口径尺寸进行优化。
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