大型相控阵雷达天线阵面结构精度分析及控制

天线阵面结构精度是雷达结构设计中需要控制的关键指标之一。文中首先分析了结构精度对阵列天线极化特性的影响,通过理论公式可以推导出合理的精度指标要求,随后以某大型天线阵面为研究对象,分析了影响阵面结构精度的各个因素,并对各因素进行了误差分配以及控制方案制定。在天线装配中将摄影测量法应用于天线平面度的检测,基于测量结果的调整后平面度可控制在0.4mm内,其安装精度满足平面度指标要求。该方法为同类天线阵面平面度分析及控制提供了有益的参考和借鉴。     

雷达天线实时变形测试系统

提出了通过加速度传感器来建立雷达天线阵面工作变形的实时测量系统，该系统避免了激光测量法中基准不稳定影响测试精度，和采用位移传感器直接测量无法消除基础位移等问题，并通过试验测试验证了频域数字积分的精度，解决了测试数据通过高频汇流环进行数据实时传输等问题，为实时把握天线阵面变形对电性能的影响和改进天线阵面的结构设计提供了科学依据。     

结构误差对天线阵面电性能的影响

基于场耦合的概念,建立了有源相控阵天线阵面的机电耦合模型。天线阵面的阵元布置为环栅阵,仿真计算了阵面因子方向图和阵面方向图。依据此环栅阵,将结构误差加入机电耦合模型,得到结构变形误差,阵面加工误差,累积安装误差对天线阵面电性能的影响数据。研究分析结构误差对天线增益、栅瓣电平、波束指向和波束宽度等天线阵面电性能指标的影响,可知天线阵面对振动的位移响应对电性能的影响满足系统的指标要求,阵面加工误差和累积安装误差对天线阵面电性能的影响较小。     

基于阵面变形误差的有源相控阵天线电性能分析

有源相控阵天线（Active Phased Array Antenna,APAA）阵面安装产生随机误差,振动冲击、热功耗等引起阵面变形,二者产生的阵面结构变形误差会导致天线电性能的下降,已成为实现高性能APAA的难点之一。将阵面变形误差作为附加的相位因子引入到天线方向图函数中,建立了平面矩形APAA阵面变形误差与电性能之间的结构-电磁耦合模型,并仿真分析了天线阵元个数变化时,阵面变形误差对天线电性能的影响规律。     

机载有源相控阵雷达天线阵面结构设计

以机载有源相控阵天线阵面为例,简要叙述了天线阵面的组成、结构框架、冷却系统模式等结构特点,并对天线阵面的主要结构部件,如阵面框架、有源线阵以及阵面后端功能部件等结构设计做了详细叙述。通过对该天线阵面进行力学仿真计算分析,验证了该天线阵面结构合理,满足机载平台环境使用要求,还根据目前正在研究的雷达技术提出了将来天线阵面结构设计方面的发展方向。     

某车载高机动雷达天线阵面结构设计

设计一种带有被动翻转天线单元的天线阵面，天线单元通过一种联动机构随天线阵面的展/收状态而实时改变自身状态，以实现高机动车载雷达天线阵面系统的自动架/撤功能，并通过力学仿真分析验证了天线骨架结构设计的合理性。     

波导缝隙相阵天线阵面平面度误差分析

在简要介绍平面度误差理论的基础上,根据波导缝隙相阵天线的结构特点,对影响天线阵面平面度误差因素进行分析;介绍实际测量方法,以便于在波导缝隙相阵天线结构设计和加工中,进行合理的公差分配及测量。     

一种弹载低剖面高集成雷达结构设计

针对弹载平台严苛的空间尺寸和重量设计要求，提出了一种前端天线阵面采用一体化片式可扩充天线模块，后端综合射频单元、综合处理单元以及电源单元采用模块高集成化设计，模块间采用射频和低频连接器混合盲配互连的结构设计方法。一体化片式可扩充天线模块的应用使得天线阵面具备二维拓展功能，同时结合高低频混频盲配互联技术，可有效降低天线阵面的剖面高度，满足18.5g高量级振动使用要求，并可在50 ℃初始温度下可靠工作2 100 s。模块高集成设计在实现系统轻量化的同时，可满足系统结构对刚强度的设计要求。     

结构功能一体化相控阵天线高密度集成设计方法

提出了一种新的结构功能一体化相控阵天线的高密度集成设计方法。采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现了有源相控阵天线的一体化设计,包括天线阵面、瓦式收发(TR)组件、热控装置、馈电网络的高密度集成。采用ANSYS等软件对天线的系统体系构架、总体性能评估、共形承载天线罩、天线阵面、瓦式TR组件以及系统热设计进行仿真分析并进行实物加工和测试。结果表明,该天线的等效全向辐射功率(EIRP)为23.6 dBw,噪声为3.57 dB,测试值与设计值吻合很好。     

大型相控阵雷达阵面结构设计研究

对国内外地面大型相控阵雷达阵面结构设计相关要求和结构形态进行概述,并针对某大型固定站相控阵雷达阵面结构体型大、安装精度要求高、动态变形要求高、阵面设备多、施工条件受限等具体工程特点,综合系统造型、结构刚强度及安全性、阵面精度保证,以及现场施工特性等因素,基于钢结构体系开展阵面结构设计,对大型天线阵面结构研制流程,以及大型钢结构天线骨架主要设计环节的实现方法进行了阐述,在保证刚强度和精度指标的同时,实现简约式造型和全组装架设。     

星载SAR相控阵天线一体化热设计

介绍了星载相控阵天线一体化热设计的方法,利用不同的仿真软件分析了天线热分布、结构变形等情况,通过建立热变形对天线电性能影响的仿真模型,验证热设计是否能满足电性能要求,并以电性能最优为目标实现最优的热设计。最后,针对星载SAR天线产品验证文中设计方法的工程可实现性。     

某大型相控阵雷达天线骨架结构设计

近年来国内大型相控阵雷达技术得到长足的发展,天线骨架作为天线单元及大量电子设备的结构载体,对其安装精度、阵面变形、结构强度等技术指标提出高质量要求。本文以某大型相控阵雷达天线骨架结构设计为例,详细阐述了结构设计中的相关思路和方法。根据天线骨架的结构布局方式,对骨架分块、拼装精度、连接强度和阵面精度进行了详细分析,保证天线骨架长途运输、精度指标和结构安全性等要求。最后通过力学仿真、试验测量与理论分析相互验证,证实了天线骨架结构设计的合理性。     

机载大尺寸天线平面度控制与测试研究

从系统的角度研究了天线设计、分析和测试验证的思路和方法,提出了一种机载大尺寸平面相控阵天线动态平面度的控制措施,提出了光电位置传感器和动态位移传感器相融合的实时测量技术,通过对飞行条件下天线动态变形的实时测试,研究了天线的动态平面度变化规律,该结果为动平台条件下大尺寸平面阵天线结构设计和优化提供了技术手段,测试方法为类似研究提供了工程参考.     

星载DBF多波束发射有源阵列天线

 低轨通信卫星大容量、终端小型化要求卫星采用多波束天线技术来实现高增益、宽覆盖.本文针对低轨CDMA通信系统,设计了具有近"等通量"覆盖的平面阵列多波束发射天线,该天线由61微带单元天线阵、61个发射射频通道和数字波束形成网络组成;数字波束成形网络对输入的16个波束信号进行正交化、加权处理输出61路中频信号,由发射射频通道完成上变频和信号放大,最后通过天线阵辐射出去在空间形成期望的16个赋形波束覆盖.文章详细介绍了天线的实现方法和试验结果,通过对16波束发射天线原理样机的测试,结果表明天线各指标都符合设计要求,有效验证了天线系统设计的正确性.     

平板裂缝天线的结构设计

平板裂缝天线可满足雷达系统对天线增益高、副瓣低、体积小、重量轻的要求，所以它的设计和制造已受到普遍关注。针对雷达系统对平板裂缝天线的要求，从平板裂缝天线的结构组成、结构设计、载荷的确定和力学分析等几个方面介绍了平板裂缝天线的结构设计特点，并提出了平板裂缝天线结构设计今后的发展方向，对类似的天线结构设计有一定的借鉴作用。     

低轨道遥感相机光机热一体化分析及优化设计

低轨道卫星热环境复杂恶劣,对遥感相机光机结构的热性能提出了严格要求。本文提出了一种基于在轨温度场的光、机、热一体化仿真分析方法,以某低轨道卫星相机为例,分别采用Thermal Desktop、MSC Patran/Nastran、Code V构建热分析模型、结构有限元分析模型、光学分析模型,分析得出了相机单次成像时间内最极端工况下各反射镜的平移、倾斜及镜间距变化量等结构变形特性,计算了光学系统MTF的变化,并剖析了系统传函的主要影响因素。然后从主承力结构的结构参数出发进行了优化设计,优化结果表明主承力结构线胀系数在(5~5.5)×10－6时系统热特性最优,系统传函满足指标要求。     

某新型车载相控阵天线结构设计

适应新形势下的军事斗争的需要,新型车载相控阵天线涉及到电子单元更为复杂,与传统意义上的相控阵天线架构相比,其在系统功能、技术创新以及设计灵活性等方面都有很大扩展,这对结构设计提出了新的挑战。文中着重介绍了天线结构总体设计和主要部件的结构设计,重点介绍了主框架、天线阵面等力学、热学方面设计分析等,为类似产品的设计提供参考。     

77 GHz汽车角雷达宽波束平坦增益阵列天线设计

设计了一款基于波束赋形技术的宽波束、平坦增益平面阵列天线,用于汽车角雷达系统. 该阵列天线由三个1×10串馈线阵组成,串馈线阵采用单元不等间距分布的Dolph-Chebyshev天线综合法进行设计以降低副瓣. 为了满足汽车角雷达宽视场角（field of view,FOV）的需求,对平面阵列天线采用波束赋形技术以展宽方位面的波束宽度并提高增益的平坦度. 仿真与实测结果吻合较好,实测结果表明1×10线阵副瓣电平为?19.7 dB;3×10平面阵列天线的方位面3 dB波束宽度为106.4°,方位面增益平坦度可达?45°~45°,其最大增益为11.3 dBi.     

渐变巴伦馈电的超宽带天线单元及阵列研究

为了满足超宽带电子系统对天线的需求, 研究了强互耦超宽带天线单元及阵列.首先设计了能够满足强耦合线极化的天线单元, 然后研究了超宽带相控阵天线阵, 设计了10×10天线单元组成的阵列.以此为基础, 利用高频电磁场仿真软件在二维周期环境中模拟了无限大周期阵列.结果表明, 在满足尺寸约束的前提下实现了二维周期边界下超宽带阵列的功能要求, 同时, 解决了强互耦效应下超宽带无限大偶极子相控阵进行全阵列仿真耗时极多、难度极大的问题.为了解决阵列单元如何有效馈电的问题, 在分析了天线单元结构设计的基础上, 研究了渐变结构巴伦的馈电特性, 并将这种馈电结构与上述强耦合超宽带天线单元相结合, 对单元结构和馈电方式进行了优化, 实现了超宽带馈电的效果.加工了天线阵列并在微波暗室中对不同频点进行了测试, 测试结果与仿真结果吻合.从测试结果可以看出, 主平面辐射方向图在不同频点内的最大扫描角波束峰值增益均大于5 dBi, 最大达到20 dBi, 满足设计要求.说明所设计的阵列天线能够应用于实际微波系统中.