基于SysML的微帶天線(xiàn)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著國(guó)防領(lǐng)域的快速發(fā)展，彈載天線(xiàn)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(xiàn)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(huì)制約著電性能的實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的機(jī)電分離設(shè)計(jì)，常常會(huì)導(dǎo)致了天線(xiàn)設(shè)備研制周期長(zhǎng)、成本髙、性能受限等嚴(yán)重問(wèn)題?？梢?jiàn)，系統(tǒng)而深入地開(kāi)展微帶天線(xiàn)多學(xué)科設(shè)計(jì)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(xiàng)目來(lái)源于XXXXX預(yù)研項(xiàng)目，主要針對(duì)常規(guī)彈藥智能

2、化改造，針對(duì)彈載天線(xiàn)結(jié)構(gòu)需求，研究了天線(xiàn)的小型化設(shè)計(jì)方案，天線(xiàn)的多物理場(chǎng)耦合分析過(guò)程，以及為滿(mǎn)足彈載特殊工況下的振動(dòng)沖擊的相關(guān)分析，設(shè)計(jì)出一款能應(yīng)用于智能彈藥改造的天線(xiàn)。本文主要工作內(nèi)容如下：
　　(1)對(duì)于微帶天線(xiàn)設(shè)計(jì)中面臨的復(fù)雜性問(wèn)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(yǔ)言SysML，建立起微帶天線(xiàn)的系統(tǒng)架構(gòu)、電性能設(shè)計(jì)、多物理場(chǎng)耦合設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等相關(guān)模型，為設(shè)計(jì)及仿真做基礎(chǔ)。證明了 SysML模型驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)可以從

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

4、探索了電磁場(chǎng)、結(jié)構(gòu)動(dòng)靜態(tài)場(chǎng)及溫度場(chǎng)之間的耦合關(guān)系。并且利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)及析因分析，分析了天線(xiàn)在工作條件下多場(chǎng)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(duì)于高阻硅基底微帶天線(xiàn)在多場(chǎng)耦合求解分析的過(guò)程中出現(xiàn)的電性能不能滿(mǎn)足指標(biāo)的問(wèn)題，研究了微帶天線(xiàn)帶寬展開(kāi)技術(shù)，利用MEMS技術(shù)對(duì)天線(xiàn)桂基底進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高了天線(xiàn)的電性能。并且對(duì)天線(xiàn)進(jìn)行了彈載工況下振動(dòng)與沖擊仿真分析，驗(yàn)證了天線(xiàn)的可靠性，并對(duì)天線(xiàn)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出了滿(mǎn)