大型雷达天线动态变形实时测量方法研究

介绍了一种大型雷达天线的动态变形实时测量系统与方法。针对某大型雷达天线超大测量面积、高分辨率、实时测量、测量空间狭小的测量要求和难点,在对大尺寸变形测量方法分析的基础上,对该测量系统的原理、搭建过程以及应用进行了阐述,说明了该测量系统能实时获得大型雷达天线由于风载、温度等造成的结构动态变形,并且可以在此基础上进行该天线的电性能畸变的实时补偿。     

面向智能蒙皮天线电补偿的位移场重构

智能蒙皮天线能够将集成微带天线和传感元件嵌入到各类武器平台结构中,不仅具有电磁收发和力学承载性能,同时还具有服役状态感知与性能自适应功能.为了解决蒙皮天线因结构变形导致的电性能恶化问题,文中提出了一种嵌入光纤光栅的智能蒙皮天线结构,并利用模态分析和状态空间理论,从少量光纤光栅测量的应变实时重构天线结构的变形位移场.通过研制的智能蒙皮天线结构变形实验系统,验证了变形位移场重构方法的有效性.该位移场重构方法为智能蒙皮天线电补偿系统的研制奠定了基础.     

面向机载地磁测量的磁干扰补偿技术

针对机载地磁测量易受发动机干扰的问题,提出将干扰分为动态、静态2种情况处理.首先进行静态补偿,然后针对匀速运动的机载地磁测量,提出了等效电流补偿方法,最后引入卡尔曼数字滤波,消除发动机动态运转产生的高频磁干扰.上述方法能在电机的运行过程中测量出相对实时的、准确的地磁值,减小了电机的磁场干扰,具有很强的实用价值.     

多阵面天线运动控制的实现

为了达到机载动中通天线剖面低、迎风面小、动态响应快的要求,介绍了一种3个天线阵面的动中通天线。该天线的多阵面控制系统采用了速度前馈补偿控制策略、同步控制策略和稳定控制策略,使得3个天线阵相互协调、精确运动以快速对准卫星,实现天线与卫星的实时通信功能。建立了系统的运动控制模型,基于MATLAB对无前馈补偿和有前馈补偿两种方式分别进行了仿真。通过仿真和实际测试表明,引入速度前馈补偿大大提高了动态响应性能,达到了机载动中通天线的静态精度和动态跟踪要求。     

动载荷对结构功能一体化天线力电性能的影响

结构功能一体化天线是将集成微带天线阵列的射频电路嵌入到武器平台结构中,它既可作为力学承载的蒙皮结构,又可作为收发电磁波的微波天线,在未来飞行器中具有巨大的应用前景。针对服役中的结构功能一体化天线力电性能演化问题,通过分析结构变形与天线电性能的影响关系,利用相位差建立动载荷作用下结构功能一体化天线的机电耦合模型,利用最小二乘支持向量回归对结构变形的数据拟合来获得结构变形下的电性能。通过研制的2.5 GHz结构功能一体化天线试验装置,验证了机电耦合模型的正确性。利用验证后的耦合模型,通过数值分析获得了动态载荷对结构功能一体化天线力电性能的影响规律,其结果表明,动态载荷下天线结构变形会影响天线的主波束方向、增益和副瓣。     

平板裂缝天线阵面缝槽测量技术

针对用于机载脉冲多普勒火控雷达上的平板裂缝天线——大口径、多层、薄壁、形状复杂,焊接、热处理强化后变形大等特征,在目前几种测量方法中,通过可行性分析,结合单位实际情况,最终确定采用三坐标测量。文中还着重讨论了天线阵面上千个缝槽三坐标增量测量法,并提出了后续数据处理方法。     

平板裂缝天线热加工误差数值仿真及其对天线电性能的影响

基于学科交叉,文中研究了热加工对平板裂缝天线电性能的影响问题。首先,应用热弹塑性理论和生死单元技术,模拟了降温曲线、焊料及工装方式3种不同因素对天线残余应力、变形的影响。然后,文中提出了结构位移场与电磁场的场耦合理论模型,研究了热加工误差对天线电性能(增益、副瓣电平等)的影响。最后,将理论与方法应用于某机载平板裂缝天线的实际工程中,取得了较为满意的结果。     

有源相控阵天线服役性能调控技术进展与挑战

有源相控阵天线广泛应用于地面防空、机载火控、弹载制导、空间通信、电子侦察、气象导航等领域,是未来雷达技术发展的主流。天线在服役过程中不可避免地会受到复杂环境载荷作用,使阵面产生难以预知的结构变形与馈电误差,导致阵元位置偏移、指向偏转、阵元间互耦改变等,最终严重恶化天线的电性能。为此,文中归纳了陆、海、空、天不同服役场景下的环境载荷因素,厘清了稳态载荷、瞬态载荷对天线性能的影响机理,总结了天线阵面形变与馈电系统误差监测方法,进一步从结构补偿、电子补偿两方面给出了天线性能调控关键技术,并探讨了有源相控阵天线服役性能调控未来的研究方向与挑战。     

金属桁架式天线罩结构变形对系统电性能的影响

针对金属桁架式天线罩在载荷下的结构变形对系统电性能影响的问题,分析天线罩在载荷作用下的变形,针对变形的蒙皮和桁架,将天线电磁波透过蒙皮后的透射场与桁架产生的散射场相叠加,得到变形罩体下的天线远场,在此基础上分析变形天线罩对系统电性能的影响。通过某20 m金属桁架式天线罩进行数值仿真,结果表明变形对系统电性能的影响显著,且罩体的厚度越大、频率越高,变形引入的影响越大,在此基础上分析天线罩结构变形对系统电性能的影响机理,指出较大变形下系统电性能没有剧烈变化的原因,并提出可以真实反映电性能变化程度的天线罩变形描述方法。     

某相控阵天线阵面静态仿真分析

文中针对某相控阵扫描天线阵面变形对天线电性能影响的评判问题,提出了一种最佳吻合平面的算法,用以区分相控阵天线阵面的刚体位移和结构变形;建立了该天线的有限元模型,对天线进行重力和温度载荷分析,利用最佳吻合平面算法对仿真数据进行后处理,分别得到天线阵面的静态平面度误差和方位指向误差。     

Quality assessment of electrical drives with strongly deformed supply waveform

In the characterization of electrical drives it is necessary to carry out power measurement on highly distorted signals with low uncertainty and in some cases on-line; this involves the adoption of suitable test station and adequate measurement techniques. In addition, EMI sources not only produce electrical network pollution but also involve a reduction of motor performance and require special instrumentation and appropriate investigation methods. This paper reports three different approaches to variable speed drive characterization: performance testing in static and dynamic working conditions and EMI analysis. It then proposes a measurement station which is VXI-based both for VSD static performance testing and EMI analysis and uses a real-time special purpose instrument for dynamic testing.     

大型反射面天线变形补偿技术研究进展

随着大口径、高频段反射面天线的应用,由重力、热和风等因素引起的主反射面变形会导致天线性能明显下降.如果合理的天线设计还不能满足性能要求,需采用补偿方法来提升天线性能.文中综合介绍了常见的两种补偿方法:机械补偿方法和电子补偿方法.通过对各种方法的总结来展望未来大型高精度天线补偿技术的发展方向.     

径射状空间可展天线展开过程的智能控制研究

从多体动力学的角度建立径射状桁架可展开天线展开动力学方程,针对系统展开过程中动力学模型的非线性与时变性,基于神经网络设计出了一种具有预测与实时优化功能的过程控制系统,为可展天线展开过程速度控制提供了一种智能控制方法。仿真结果表明,该智能控制系统解决了空间可展天线展开过程中的复杂多变量非线性时变控制问题,并且具有良好的控制精度、自适应性、稳定性和鲁棒性。     

Determination of the scheme of precision grinding compensation on the radome

The radome, which is often used to house airborne scanning radar antennas, causes a large boresight error and boresight error slope of the radar antenna. One way to decrease the boresight error induced by the radome is to modify its geometric thickness. Determining the grinding scheme from the boresight error performance is the most important problem to be solved. A typical inverse problem about electromagnetic fields is solving the precise grinding compensation area and allowance according to the antenna aperture distribution and the radome’s boresight error performance, which could hardly be solved by a purely mathematical method. An effective approach combining theoretical analysis and mathematical calculations with experimental measurement is presented in this paper to determine the grinding area and allowance for compensating the boresight error performance of the radome. By comparing the calculated and measured data of the boresight error and the boresight error slope before and after grinding, it is shown that this method is simple and practical and can be used for many kinds of radomes.     

70m大型天线反射体整体吊装变形控制方法

文中主要研究70 m大型天线反射体整体吊装变形对反射面调整精度的影响.参考国内外典型项目案例,结合该项目的具体特点,采用适当方法对70 m大型天线反射体整体吊装变形进行了力学分析.合理设计现场吊装挂绳方案并采用相应的检测调整手段,控制天线反射体吊装受力和变形情况.采用该方法,天线反射体的变形得到了有效控制,反射面精度达...     

Enhancing positioning accuracy of CNC machine tools by means of direct measurement of deformation

The positioning accuracy of computer numerical control (CNC) machine tools is mainly limited by the manufacturing accuracy of their linear and circular motion axes and by the long-term dimensional stability of their structures. Maximizing this accuracy can prove to be a particularly challenging task, especially for large-sized systems. In fact, heat-induced deformations, long-period deformation of foundations and the manufacturing process itself, these all cause time-dependent structural deformations of the machine body, which are difficult to model and to predict. The usual approach is a model-based prediction of structural deformations, which is followed by a compensation of positioning errors at CNC level. This approach is often limited by the complexity of the problem from both geometrical (system geometry can be very complex and it can vary in time) and physical (it is difficult to model and consider any possible load type and loading condition) point of view. As a consequence, only limited success has been achieved in active error compensation based on the modelling of the relationship between the generalized dynamic loads and the structural deformation field. This paper illustrates a different approach in active error compensation, which exploits a new measurement system able to provide real-time measurement of the displacement field of a given structural component, without any model about its dynamic/thermal structural behavior.