新型有源相控阵天线结构设计分析与样机制作

发布时间：2020-11-02 11:53

　　 有源相控阵天线在军事防御系统和探测跟踪领域有着广阔的应用前景。随着现代电子科技的发展,对有源相控阵天线在机械结构方面不断提出更高要求,如结构高精度、轻量化、低复杂度、快动态响应等,为此,本文针对一种基于索-桁组合天线背架、并联驱动式天线座的新型有源相控阵天线创新设计,进行了较为深入而全面的研究。1.新型有源相控阵天线结构实体与分析模型建立。计算验证并联驱动天线座机构自由度数目,设计天线座构件尺寸、索-桁组合天线背架;然后采用Creo与APDL参数化相结合的有限元建模方法,且改进有源模块基板与碳纤维框架的连接方式,初步建立创新方案的天线实体模型与有限元分析模型;最后推导天线运动速度关系式,分析天线座的运动奇异性,验证天线模型的合理性。2.天线背架结构的优化设计。根据阵面精度分配结果和有限元分析模型参数,建立了针对索-桁结构的优化设计模型,分别对纯桁架和索-桁组合天线背架结构优化设计,对比优化结果说明索-桁组合背架的潜在优势;然后校核天线在优化后结构的精度、强度,分析天线结构模态。3.新型有源相控阵天线的指向精度研究。首先为方便误差分析,建立天线结构坐标系;构建并联式天线结构闭环矢量,分析天线结构方位立柱、阵面背架以及驱动连杆等各部分误差在并联闭环矢量内对天线电轴指向精度的影响,建立了并联式新型有源相控阵天线电轴指向精度模型;基于所建立的电轴指向精度模型,分析天线在重力、重力和风正吹等载荷下的指向精度。4.创新方案样机的工程实现。建立天线ADAMS动力学仿真模型,采用动力学逆向求解方法实现动力学仿真,得到天线驱动功率峰值、驱动力矩峰值以及铰链与连杆的受力情况,用于指导天线座构件的参数计算与常用件的选型。针对创新结构索-桁组合背架研制过程中阵面精度多工况保型的问题,提出了一种预应力索的连接方式与预应力实时监测方案和一种实现天线背架预应力索的智能调节方法。根据天线座的动力学仿真所得驱动功率等要求,计算齿轮副、电机的参数,选择导轨的型号,用于样机进一步装配调试。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN821.8
【部分图文】：

陆基雷达

的结构笨重、刚度重量比低、功耗大、结构复杂且空展的高要求越发凸显出来，天线的轻量化设计亟待解研究，国内外学者所做工作大致可以分为以下三个思研究、新型复合材料应用研究、结构创新研究。下文状。结构设计阶段的优化综合性能，基于传统结构，设计阶段在结构已定的情某些参数优化，比如桁架杆件的截面积、桁架节点坐，为了设计轻量化且刚度高的 3.8m 分段望远镜背架镜的反射面背架，通过改进的遗传算法对结构进行优避免反射面的大变形。该研究成功实现反射面背架为 9.5Hz[7]，如图 1.2 所示。

[17]。图1.3 碳纤维复合材料偏馈与正馈反射面示意图随着新型碳纤维等复合材料应用于天线的轻量化设计中，现状是可以大大降低天线结构的自重，达到轻量化的目的，而且相比于传统钢结构，它拥有比重小、模量高、刚度高、热膨胀系数小等优点，但是复合材料的造价昂贵，对加工制造成本提出了更严峻的挑战，综合来看复合材料的应用只能限定于特定高要求场合，比如星载天线的轻量化设计中，目前由于成本局限不能普遍应用。1.2.3 结构创新由于前两种研究思路的局限性，为了满足设计指标且控制成本，还要在传统结构的基础上大幅度提升天线的综合性能，以满足对有源相控阵天线的高要求，研究学者试图从结构创新角度探索前进的道路。传统天线结构是基于方位-俯仰串联驱动、纯杆系背架
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨揆;;基于有源相控阵技术的雷达数据通信的分析[J];信息通信;2019年07期

2 罗琦;史冰芸;;风廓线雷达有源相控阵天线研究[J];无线互联科技;2017年03期

3 罗琦;;有源相控阵天线监测与校准研究[J];电子世界;2017年04期

4 刘京然;王星;程嗣怡;赵亮;;有源相控阵天线快速检测系统设计[J];现代雷达;2015年10期

5 谢义水;;毫米波有源相控阵射频前端集成制造技术[J];机电产品开发与创新;2013年06期

6 孟明霞;丁晓磊;丁克乾;赵英华;;低副瓣有源相控阵天线测试方法研究[J];遥测遥控;2011年04期

7 府大兴;黄剑波;吕龙泉;;星载有源相控阵天线总装集成工艺概述[J];电子机械工程;2009年04期

8 宋志行,关宏山,钱海涛,朱志远;机载有源相控阵天线的结构设计[J];雷达科学与技术;2005年03期

9 王贞松,丁丁;星载合成孔径雷达有源相控阵天线研究[J];电子与信息学报;2003年05期

10 王永寿;;有源相控阵天线的开发[J];飞航导弹;1990年12期

相关博士学位论文 前5条

1 康明魁;有源相控阵天线机电热耦合建模、误差分析与优化设计[D];西安电子科技大学;2017年

2 朱杨;船载有源相控阵天线与通信天线的研究[D];西安电子科技大学;2013年

3 丁丁;SAR自聚焦，星载ScanSAR成象和有源相控阵天线研究[D];中国科学院电子学研究所;2001年

4 徐志;宽带宽角有源相控阵天线单元研究[D];西安电子科技大学;2008年

5 张鹏飞;隐身技术中的雷达截面预估与控制[D];西安电子科技大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 姚斌;新型有源相控阵天线结构设计分析与样机制作[D];西安电子科技大学;2019年

2 刘双荣;面向服役环境的有源相控阵天线结构补偿方法研究[D];西安电子科技大学;2019年

3 汪立富;二维有源相控阵动中通天线控制系统设计与实现[D];电子科技大学;2019年

4 李飞;有源相控阵天线结构响应重构方法研究[D];西安电子科技大学;2018年

5 周云宵;面向机电耦合的有源相控阵天线电性能计算、补偿和集成设计软件[D];西安电子科技大学;2018年

6 李国洲;有源相控阵天线冷板机热联合优化设计研究[D];西安电子科技大学;2015年

7 夏琛海;利用雷达自身设备实现有源相控阵天线监测与校准[D];南京理工大学;2008年

8 刘超;面向机电热耦合的有源相控阵天线结构振动与热分析软件[D];西安电子科技大学;2014年

9 陈世锋;机载有源相控阵天线冷板设计与流热耦合分析[D];西安电子科技大学;2012年

10 陈国强;有源相控阵天线流—热—结构耦合研究[D];西安电子科技大学;2008年

本文编号：2867014