Автореферат (Автоматизация трассировки волноводных трактов фазированных антенных решеток), страница 5

Выбор квазисегментов при удлиннении трассыШаг 6. Ф и к с а ц и я т р а с с ы . Для каждой трассы:{6.1. вычислить сумму длин наибольших и наименьших сторонквазисегментов, образующих трассу: L1i =∑l1iи L2 i =i∑l2ii6.2. если ( L1i − Lb ) > ( Lb − L2i ) ,то выбираем часть квазисегмента, содержащую сторону l1i ;иначе6.3. если ( L1i − Lb ) < ( Lb − L2 i ) ,то выбираем часть квазисегмента, содержащую l2i ;иначе;- 21 6.4. трасса проходит посередине квазисегмента;}.Для пунктов 6.2.

и 6.3. повторяем пп.6.1-6.3, пока не получим п.6.4.Далее для каждого загруженной (содержащей трассу) частиквазисегмента заменяем часть квазисегмента ее средней линией.Шаг 7. П р о в е р к а р а в н о д л и н н о с т и . Повторить шаги 1, 2.Найти максимальный элемент в массиве Δ абс := max Mr[i ] . Сравнить сзаданной погрешностью на равнодлинность{Δ:если Δ абс ≤ Δ ,то завершить алгоритм;иначе повторить шаги 3-7}.Описанный алгоритм позволяет за конечное число шагов реализоватьтрассы равной длины и не требует больших вычислительных и временныхзатрат.Алгоритм проведения трасс минимальной длины и предложенныйалгоритм корректировки длин трасс реализованы в разработанном авторомпрограммном модуле трассировки волноводных трактов WDS, которыйпредставляет собой Windows-приложение (рис.7).Рис.7.

Внешний вид главного окна программного модуля WDSПринцип работы программного модуля WDS заключается в интеграциивычислительного блока, включающего математические модели, методы иалгоритмы, с системой объемного геометрического моделирования- 22 SolidWorks. Подобный подход позволяет не только решить задачу трассировкис требуемой точностью, но и получить на выходе 3D-модель тракта.Возможности программного модуля WDS включают:9 расчет трасс минимальной длины;9 расчет трасс равной длины с заданной точностью;9 экспорт рассчитанных трасс в файл SolidWorks в виде эскиза,состоящего из примитивов SolidWorks (точки, дуги, отрезки), а такжепостроение 3D-модели тракта по экспортированным трассам;9 вывод отчета в виде файла MS Excel, содержащего информацию осуммарной длине тракта и суммарных углах изгиба трасс.При выборе СГМ для интеграции с программным модулем WDS,определяющими явились следующие преимущества системы SolidWorks посравнению с другими САПР:9 наличие интерфейса прикладного программирования;9 широкие возможности по трехмерному моделированию;9 возможности обмена данными в виде файлов нейтральных форматов(step, sat, stl и др.) со специализированными программами длярадиотехнических (CST Microwave Studio, HFSS) и инженерныхрасчетов (FEMAP);9 оптимальное соотношение «цена» - «качество».Программный модуль написан на языке C++ с применением MicrosoftVisual Studio 2010.

Интеграция программного модуля WDS с системойSolidWorks (версия 2012) реализована с помощью разработанного авторомпрограммного приложения WDS-export, написанном на языке C# сиспользованием прикладного интерфейса программирования SolidWorks API.Объем памяти, который занимает программный модуль, составляет 450 КБ.Приведены результаты тестирования программного модуля WDS длярасчета реальных конструкций трактов подрешеток ФАР с 30 и 24излучателями.

Апробация программного модуля была произведена на ПК соследующими характеристиками: операционная система Windows XPProfessional; Intel Core 2 Duo CPU; 1,58 ГГц, 3.00 ГБ ОЗУ.Произведен расчет трассировки тракта для подрешетки с габаритами3000х3000 м, состоящей из 30 излучателей. Количество узлов сетки: 550.Время расчета минимальных трасс (волноводных линий минимальной длины)составило 10 мин. Получена 100%-ая разводка трасс без пересечений собеспечением равнодлинности трасс с заданной точностью (рис.

8а) ипоследующим получением 3D-модели тракта (рис. 8б) после экспортарассчитанных трасс с помощью WDS-export.Произведен расчет трассировки тракта для подрешетки с габаритами2530х2110 мм, состоящей из 24 излучателей (рис.9). Количество узлов сетки –760. Время расчета минимальных трасс составило 10 мин. Реализованадвухслойная 100%-ая разводка трасс без пересечений с обеспечениемравнодлинности трасс с заданной точностью (совмещенная топология трасспредставлена на рис.

9а) и последующим получением 3D-модели тракта(рис. 9б).- 23 -ОКНО WDSОКНО SOLIDWORKSЭКСПОРТа)б)Рис.8. Результаты расчета трассировки тракта подрешетки из 30 излучателей:а) трассы, рассчитанные в программе WDS (один слой);б) 3D-модель экспортированных трасс в СГМ SolidWorksОКНО WDSОКНО SOLIDWORKSЭКСПОРТа)б)Рис.9. Результаты расчета трассировки тракта подрешетки из 30 излучателей:а) трассы, рассчитанные в программе WDS (два слоя);б) 3D-модель экспортированных трасс в СГМ SolidWorksС целью подтверждения адекватности расчетной модели и точностиалгоритмов, заложенных в программный модуль WDS, проведена процедураверификации.

Верификация представляет собой подтверждение соответствиясхемы волноводных линий тракта, рассчитанной с помощью программногомодуля WDS, предопределённым требованиям ΘW . Верификация основана наанализе результатов, полученных при тестировании программного модуля.Рассчитанные параметры трассировки сравнены с эталонными (подэталонными параметрами подразумеваются данные, указанные в техническомзадании для конкретной ФАР).- 24 Верификация подтвердила адекватность расчетной модели и точностиалгоритмов, заложенных в программный модуль WDS. Отклонениехарактеристик рассчитанных трасс от эталонных не превышает 5%.В четвертой главе приведены результаты сравнения однослойнойтрассировки волноводного тракта подрешетки из 30 излучателей,выполненной в разработанном программном модуле WDS, с трассировкойтого же тракта, полученной с применением программы «ТРАКТ».

Сравнениепоказало, что использование программного модуля позволило сократитьсуммарную длину тракта на 4% и суммарный угол изгиба тракта на 18%(рис.10).Изгибы волноводных ветвей оказывают влияние не только навеличину потерь электромагнитной энергии в тракте, но и напрямую влияютна его стоимость. Стоимость изготовления волновода с одним изгибомсоставляет примерно 1,2 от стоимости изготовления прямого волновода (поданнымпредприятия-изготовителя).Применениеразработанногопрограммного модуля WDS позволило снизить стоимость изготовления трактана 34% за счет уменьшения количества изгибов тракта.а) «ТРАКТ»б) WDSРис.10. Сравнение трассировки для подрешетки из 30 излучателей,рассчитанной в программе «ТРАКТ» (а) и в программном модуле WDS (б)Необходимо отметить, что методика обеспечения равнодлинности,заложенная в программу «ТРАКТ», предполагает автоматизированнуюкорректировку длин трасс, т.е.

при участии инженера-конструктора. Кнедостаткам такой методики относится сложность оптимизации трассировки.- 25 Программный модуль WDS определяет области для удлинения автоматически,без участия конструктора, при этом существует возможность сдвига ужепроложенных трасс, а следовательно, получения оптимальной разводки. Крометого, к преимуществам разработанного модуля трассировки стоит отнестиинтеграцию с системой геометрического моделирования SolidWorks. Такаяинтеграция позволяет автоматически получать 3D-модель тракта порассчитанным волноводным линиям.Даны проектные рекомендации по применению разработанногопрограммного модуля.Приложение содержит результаты внедрения, дистрибутив идемонстрационную презентацию программного модуля трассировкиволноводных трактов.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ1.2.3.4.5.6.Разработана методика трассировки волноводных трактов внутриапертуры ФАР на основе тополого-геометрического метода.

Методикапозволила реализовать пространственную трассировку волноводноготракта с произвольными углами изгиба трасс.Разработана методика обеспечения равнодлинности трасс наквазисегментном рабочем поле. Методика позволила провести трассыравной длины под произвольным углом и с минимальнымколичеством изгибов. Отклонение погрешности на равнодлинностьрассчитанных трасс от эталонного значения не превышает 5%.Предложена модель сегментного рабочего поля на основе адаптивнойрадиальной сетки. Модель СРП позволила уменьшить время решениязадачи по сравнению с существующими моделями рабочего поля засчет компромисса между точностью решения и временем и ресурсамидля его реализации. Свойство радиальности разработанной АРСпозволило провести трассы от делителя мощности в радиальныхнаправлениях без изгибов вблизи заходных участков.Предложен алгоритм корректировки длин трасс, реализующийразработанную методику обеспечения равнодлинности.

Алгоритм нетребует больших вычислительных и временных затрат.Создан программный модуль трассировки волноводных трактов,интегрированный с SolidWorks. Программный модуль позволилподтвердить адекватность разработанных математических моделей иметодик.Использованиеразработанногопрограммногомодуляприпроектировании реальных конструкций ФАР позволило:• сократить сроки на проектирование волноводных трактов в 3раза по сравнению с ручным проектированием,• сократить суммарную длину тракта на 4%,• сократить стоимость изготовления тракта на 34% за счетуменьшения количества изгибов волноводных ветвей тракта.- 26 ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.Анамова Р.Р.