某球面阵列天线结构设计

球面阵列天线具有半空间乃至全空间波束覆盖能力,因而受到广泛关注。但是,球面阵列天线的结构形式比其他天线阵面更加复杂,天线阵面的切块分割更加困难,给天线阵面的布局、阵面骨架的架构、天线子阵的划分以及天线单元的结构设计等带来了很大挑战。文中从球面阵列天线结构设计需求出发,提出了一种新的天线阵面结构布局方案,并给出了阵面骨架、天线子阵、天线单元等的设计思路。通过对阵面骨架进行有限元力学仿真,初步验证了球面阵列天线结构设计的合理性,为进一步研究球形阵面骨架打下基础。     

轻薄阵列天线阵面形状调整的作动器布局优化

针对轻薄阵列天线结构刚度差、易受复杂环境载荷影响,产生天线阵面结构变形的问题,进行阵面结构补偿设计。首先从阵面结构动力学方程出发,在保证天线阵面可控的前提下,以作动器补偿后阵面变形均方根误差最小和所需的控制能量最少为优化目标,推导并建立了作动器布局的优化模型;并根据阵面变形控制方程计算各作动器的最佳输出力,保证补偿后阵面变形均方根误差最小;最后,以悬臂式阵列天线和某圆形孔径阵列天线模型为例,采用遗传算法对作动器进行了布局优化。分析结果表明,该作动器布局的优化模型可靠,可保证轻型阵列天线阵面的结构变形均方根误差减小80%以上。     

一种新型有源相控阵天线结构方案

为满足高性能有源相控阵天线的新要求,文中提出了一种具有索桁组合背架与并联驱动装置的创新结构设计方案。建立了该结构方案的有限元模型,通过施加自重、温度、风等外载荷,对天线结构进行了静力学分析。以阵面自重最优为目标,应用序列线性规划法,通过优化索、杆截面尺寸,得到了一组结构方案。与传统方案相比,新方案在保证阵面精度的前提下,型面变形得到了改善,背架总重减少约40%。     

基于金属阵列等离子体共振增强的太赫兹光电导天线设计

针对传统太赫兹光电导天线输出功率较低的问题,设计了一种基于金属阵列等离子体共振增强的太赫兹光电导天线,以提高太赫兹光电导天线的输出功率。通过对电磁波和半导体的物理场进行了理论分析,并建立了太赫兹光电导天线模型,利用COMSOL多物理场有限元软件进行了仿真实验研究。仿真计算了金属阵列等离子体共振增强结构不同周期宽度与高度下半导体基底对800 nm激光的光吸收量,得到了一种优化的金属阵列等离子体共振增强结构,然后计算该结构的太赫兹光电导天线的光电流,同时仿真计算了传统太赫兹光电导天线的光电流。研究结果表明:设计得到的金属阵列等离子体共振增强太赫兹光电导天线比传统太赫兹光电导天线光电流增强了约20倍,为等离子体共振增强的太赫兹光电导天线提供了依据。     

Ka频段圆极化阵列天线的设计

设计了一种新型16阵元Ka频段圆极化阵列天线,该阵列天线基于LTCC工艺,在天线单元四周设计了4个L型接地去耦结构,并且通过对圆极化天线单元进行顺序旋转排布,构成2×2圆极化天线子阵,对天线子阵进行4×4阵列天线的扩展仿真。基于4×4阵列天线模型,设计了旋转馈电圆极化馈电网络。测试结果表明,天线在29.4～31 GHz的驻波比优于1.9,轴比优于1.8 dB,法向增益高于13.8 dB,测试结果与仿真结果具有良好的一致性。     

冲击波载荷对平面阵列天线电性能的影响

从机电学科交叉的角度,研究冲击波载荷作用下平面阵列天线结构塑性变形对天线电性能的影响.首先,根据爆炸冲击波的超压时程模型,采用弹塑性结构的瞬态有限元方法,获得冲击波载荷作用下平面阵列天线结构的塑性变形.然后,将结构塑性变形引入到平面阵列天线远场方向图表达式中,得到冲击波载荷作用下天线电性能的数学分析模型.最后,针对某X频段工作的平面阵列天线,分析了冲击波载荷对其增益损失、副瓣电平及波束指向的影响关系.数值分析结果可用来预测冲击波载荷作用后平面阵列天线可否正常工作.另外,文中的分析方法也可用于其他类型天线的冲击波载荷影响分析.     

接地板变形对微带阵列电性能影响的仿真分析

针对微带阵列天线在制造与使用过程中接地板存在变形的情况,仿真分析了碗状与正弦周期2种结构变形对天线电性能的影响。首先将结构规则的微带贴片天线等效为2条辐射缝隙,研究了其接地板变形对其端口特性与辐射性能的影响。然后通过改变贴片长度和馈电点位置调整了天线的谐振频率和阻抗匹配。在此基础上,建立了矩形排布的4×4贴片阵列,分析了接地板碗状变形与正弦周期变形对阵列辐射性能的影响。仿真数据与图表反映了接地板变形对阵列天线电性能的影响规律。     

一种轻薄化天线单元组合结构设计

有源相控阵雷达高功率、轻薄化的发展趋势对天线单元组合良好的散热能力和低剖面的需求越来越强烈。文中提出了一种用印制电路板替代电缆实现天线到T/R组件的接口变换的轻薄化天线单元组合。与传统结构方案相比,该天线单元组合的厚度减小约70%,质量下降约40%,并可与冷板良好贴合实现热传导散热。文中介绍了它的安装布局、散热能力、阵列天线、反射面板、过渡层结构以及工艺实现方式,并通过试验,对其电性能、散热性能和环境适应性进行了验证。试验结果表明该天线单元组合的各项指标均满足要求。     

双极化对数周期天线阵结构设计

对双极化对数周期天线阵结构设计方案进行了详细的论述,并使用集成于SolidWorks2005中的COSMOS／Works插件作为有限元分析工具,完成了阵列天线关键部件的静力分析,并在此基础上完成了天线阵的结构设计。设计的天线阵结构紧凑,工作可靠,很好地满足了预期的电性能要求。     

某模拟雷达的天线结构设计与仿真分析

针对模拟雷达低成本的设计需求,在天线设计时采用基础框架与相控阵阵面相结合的复合天线结构,用较少单元的相控阵阵面模拟真实雷达的相控阵阵面。相控阵阵面采用喇叭空馈。这种馈电形式为封闭式,因而能量漏失小,馈电效率高。阵面的输入单元和辐射单元采用开口波导。该波导结构简单,加工成本低。它们通过轴向阶梯面与移相器连接,连接处不会产生电磁波泄漏和空间耦合。文中还建立了天线的有限元模型,进行静力分析,得到了天线在各工况下的应力云图和变形云图。结果表明,天线结构在各种工况下均能满足设计指标要求。     

模块化在某雷达阵面结构设计中的应用

文中对某地面固定式雷达天线阵面的模块化设计方法进行了研究,详细阐述了该天线阵面从初期的任务输入到阵面功能模块划分再到单个子模块的整个设计过程,研制出了电性能和结构实用性均满足产品使用要求的模块化子阵面,并成功实现了单个子模块的批量化生产,解决了大型雷达阵面研发周期长、装配复杂、运输困难等难题,有效降低了产品的复杂性和研...     

高能宇宙线射电探测系统接收天线设计

为实现高能宇宙线射电探测方法,对射电探测法的关键技术一接收天线展开了研究。在综合分析宇宙线大气簇射信号特性的基础上,提出了一套新的宽频分段天线接收方案：即在较低频段采用底部加载有源低频天线接收射电信号,而在较高的甚高频频段采用对数周期天线接收射电信号。经仿真和预研究实验证明本设计方案可用于高能宇宙线的射电探测。     

大型相控阵天线模块化设计

大型相控阵天线设备量大、系统复杂,因而具有研制周期长、成本高、使用维护复杂等特点。传统的设计方法已难以满足阵面设计的要求,进而在阵面设计中发展并广泛采用了模块化设计思想。模块逐渐从结构性模块发展到功能性模块,目前已基本实现了大型相控阵天线的模块化设计。文中以2个大型相控阵天线阵面为例,详细介绍了模块化设计的巨大优势,并提出了相控阵天线模块化设计需要继续深入开展的工作。     

某有源相控阵天线阵面风液混合散热系统设计

文中针对某有源相控阵天线设计了一种风液混合散热系统,既解决了相控阵天线高热流密度散热问题,又实现了天线阵面一体化集成设计。针对风液混合阵面的热环控技术要求,从阵面系统布局、热设计、热仿真优化等全流程解析了天线阵面散热系统的设计过程。最后,通过产品实物验证了该天线阵面风液混合散热系统的可行性,可为后续天线阵面散热系统设计提供工程参考。     

毫米波相控阵雷达关键技术结构设计研究

分析毫米波远程相控阵雷达的结构特点,系统考虑毫米波雷达结构设计要求,给出总体设计的原则,统筹思考总体布局、指标分配、天线结构形式与工艺性。研究天线反射面精度和天线单元间的安装精度、馈线网络等关键技术的解决方案。提出未来大阵需要解决的主要结构问题。     

基于PC104的天线转台伺服系统设计

为了稳定可靠地实现某天线转台伺服系统的圆扫、扇扫和定位3种工作方式,文中介绍了一种基于PC104的伺服系统的设计原理及软硬件实现方法,软件采用C语言编写。具体介绍了系统控制方式的设计及一种天线阵面风阻力矩、惯性力矩和摩擦力矩的计算方法,在此基础上讨论了驱动元件选型的计算。通过样机和多批次的实际使用验证,结果表明,该伺服系统设计合理、工作稳定、定位准确、安全可靠,满足所有技术要求。     

某相控阵雷达天线阵面的热设计与验证

为了解决某高热流密度相控阵雷达天线阵面的散热问题,文中采用强迫通风冷却的散热方式,在天线阵面热设计中使用了高效换热的风–风换热器和高导热热管,满足了天线阵面组件壳体温度要求。同时,在设计天线阵面流场时,采用了内外风道隔离、内循环风道风机并联的送风方式,满足了天线阵面组件壳体的均温性要求。最后通过数值仿真和搭建平台测试两种方法,验证了该热设计方案的可行性。     

基于PCI04的天线转台伺服系统设计

为了稳定可靠地实现某天线转台伺服系统的圆扫、扇扫和定位3种工作方式，文中介绍了一种基于PCI04的伺服系统的设计原理及软硬件实现方法，软件采用C语言编写。具体介绍了系统控制方式的设计及一种天线阵面风阻力矩、惯性力矩和摩擦力矩的计算方法，在此基础上讨论了驱动元件选型的计算。通过样机和多批次的实际使用验证，结果表明，该伺服系统设计合理、工作稳定、定位准确、安全可靠，满足所有技术要求。