基于SysML的微帶天線多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化研究.pdf

1、隨著國防領(lǐng)域的快速發(fā)展，彈載天線作為智能彈藥改造的重要一環(huán)，其電磁性能與機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作溫度之間存在著相互影響、相互依存的關(guān)系。天線熱性能、機(jī)械性能不僅是其電磁性能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和保障，也常常會制約著電性能的實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的機(jī)電分離設(shè)計，常常會導(dǎo)致了天線設(shè)備研制周期長、成本髙、性能受限等嚴(yán)重問題?？梢?，系統(tǒng)而深入地開展微帶天線多學(xué)科設(shè)計及優(yōu)化的研究具有重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。
　　本項目來源于XXXXX預(yù)研項目，主要針對常規(guī)彈藥智能

2、化改造，針對彈載天線結(jié)構(gòu)需求，研究了天線的小型化設(shè)計方案，天線的多物理場耦合分析過程，以及為滿足彈載特殊工況下的振動沖擊的相關(guān)分析，設(shè)計出一款能應(yīng)用于智能彈藥改造的天線。本文主要工作內(nèi)容如下：
　　(1)對于微帶天線設(shè)計中面臨的復(fù)雜性問題，引入了基于模型的系統(tǒng)工程的思想，利用標(biāo)準(zhǔn)化建模語言SysML，建立起微帶天線的系統(tǒng)架構(gòu)、電性能設(shè)計、多物理場耦合設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計等相關(guān)模型，為設(shè)計及仿真做基礎(chǔ)。證明了 SysML模型驅(qū)動設(shè)計可以從

3、系統(tǒng)層上完成微帶天線的多物理場耦合設(shè)計及優(yōu)化，并能很好的進(jìn)行評估、管理和修正，節(jié)省設(shè)計和計算成本。
　　(2)闡述了微帶天線的組成、特點(diǎn)及其輻射工作原理，以及微帶天線的主要電磁性能設(shè)計參數(shù)，找到了適用于彈載工況下的小型化設(shè)計方法。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用微帶天線設(shè)計原理及電磁仿真技術(shù)，完成了彈載微帶天線的電性能設(shè)計。
　　(3)對設(shè)計的微帶天線進(jìn)行了電-熱-結(jié)構(gòu)耦合的系統(tǒng)性研究，對天線進(jìn)行了電磁場分析、溫度場分析、熱變形及熱應(yīng)力分析，

4、探索了電磁場、結(jié)構(gòu)動靜態(tài)場及溫度場之間的耦合關(guān)系。并且利用試驗(yàn)設(shè)計及析因分析，分析了天線在工作條件下多場耦合產(chǎn)生電性能偏移的主要原因，并提出了解決方案。
　　(4)對于高阻硅基底微帶天線在多場耦合求解分析的過程中出現(xiàn)的電性能不能滿足指標(biāo)的問題，研究了微帶天線帶寬展開技術(shù)，利用MEMS技術(shù)對天線桂基底進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高了天線的電性能。并且對天線進(jìn)行了彈載工況下振動與沖擊仿真分析，驗(yàn)證了天線的可靠性，并對天線進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計出了滿