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。     

基于模态法的形变重构技术应用研究

针对相控阵雷达领域天线阵面结构实时变形监测的需求,研究了基于模态法的应变测量形变重构方法。该方法采用光纤光栅传感器测量面板表面应变,通过模态理论实现应变–位移的转换,重构出反射面形貌。文中以某相控阵雷达实验平台为研究对象,通过有限元软件提取其模态位移矩阵和模态应变矩阵,计算获得应变–位移转换矩阵。通过实验测量,提取了多种工况下面板的应变值,采用模态法进行了反射面形貌重构,对重构结果和实际位移值进行了比对与分析。结果表明,模态法形变重构可以较为准确地重构反射面变形。     

极坐标型天线在CSRH中的应用

由于天体相对于地球的运动特殊性,选择极坐标型天线座作为CSRH工程天线阵的基础单元。研究了极坐标型天线座的工作原理、结构特征及控制方法,结合实际的技术指标,设计了由100个天线组成的天线阵。研究内容对于极坐标型天线设计具有重要的指导意义。     

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。     

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。     

某相控阵天气雷达结构总体设计

相控阵天气雷达是一个较复杂的系统,其布局要求紧凑,天线阵面精度要求高,组件功耗大,与其他天气雷达相比,其结构设计更复杂。文中通过总体布局设计、天线阵面结构设计与天线阵面平面精度控制以及天线座结构设计完成了某型相控阵天气雷达的设计开发工作。同时通过天线与天线座结构刚强度计算和组件热设计计算来确保设计满足要求。目前,该雷达已交付用户,其成功研制对后续类似雷达的设计具有一定的参考价值。     

风冷有源相控阵天线热设计

T/ R 组件作为天线阵面的主要热源,其最高温和均温性控制是有源相控阵天线热设计的核心内容。文中针对某风冷相控阵天线的热控设计要求,从规划和控制各级传导热阻、接触热阻和对流热阻的全新视角分析了天线阵面的热设计过程,通过仿真对设计进行了优化,并对系统的设计结果进行了热测试,验证了该方法的可行性。     

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.     

模拟高性能飞行器翼面结构形态的非视觉检测

针对高性能飞行器实验模型结构的翼面形态感知与重构技术要求,提出一种基于光纤光栅传感器阵列的翼型结构形态实时检测与可视化重构方法。首先,在分析光纤光栅结构曲率检测技术的基础上,进行基于分布式曲率感知信息的翼面结构形态实时重构算法研究;其次,针对实验模型结构振动响应特性与有限元分析结果,研究分布式光纤光栅传感器阵列优化布置方案;最后,构建飞行器模型结构实验平台与开发可视化软件环境,进行翼面结构静态形变与振动形态实时感知与重构实验分析与验证。结果表明,实验模型翼面结构形态实时感知与重构效果良好,较精确地反映了结构静态形变与振动形态的变化,验证了所提非视觉结构形态检测方法与技术的可行性与有效性。     

机载高精度相控阵雷达天线阵面结构设计

以某机载高频天线阵面结构设计为例,介绍了高频机载天线阵面的结构特点及其高精度结构设计的相关关键技术。对天线阵面的设计要求、天线系统组成和设备集成方式进行了介绍。重点对可插拔的一体化线源模块以及天线框架的高精度结构设计、热设计和天线阵面设备的密封设计进行了详细叙述。最后通过力学仿真分析,验证得出该天线阵面结构设计合理,刚强度满足设计要求。     

机载天线动态变形实时测量与补偿方法

针对高精度机载天线结构变形对电性能的影响,提出了天线动态变形实时测量并补偿的方法。针对该机载天线的高角度、实时、测量空间狭小的测量要求和难点,提出了采用基于光纤光栅传感器进行应变测量的方法,同时对该测量方法的原理、搭建过程进行了说明,并通过测试试验对其进行了验证,试验结果表明:该测量方法能实时获得机载天线由于风载、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。     

平面阵雷达振动变形特性分析

平面阵雷达的阵面变形误差影响天线的电性能,设计过程中需要对阵面变形特性进行分析.文中提出利用最小二乘法评定阵面平面度,采用坐标变换方法分析变形平面的刚性位移,通过变形阵面的平面度、转动角度和平动位移全面评估阵面的振动变形特性.分析某平面阵雷达在振动环境下的变形,获得变形阵面的变形误差和刚性变形,评估振动环境下阵面的变形特性,为结构的刚度设计和雷达的电性能评估提供理论支撑.     

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.     

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。     

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.     

某高机动雷达平台骨架优化设计

高机动雷达平台承载天线座及天线阵面等关键设备,其刚强度优化设计至关重要,直接影响雷达的使用安全性和测量精度。文中对某雷达平台骨架进行了优化设计,采用有限元分析手段对骨架结构进行了仿真分析,考察了应力及变形指标,针对局部应力集中提出了优化改进措施。采用应力测试方法对骨架的应力进行了测试评估,结果与有限元分析相符。