一种VTS裂缝波导天线结构设计与仿真

超长尺寸船舶交通管理系统裂缝波导天线在自重和风载荷作用下极易产生变形。文中通过天线口面形式的喇叭状设计,在径向平面内与天线罩、极化栅、内支架和加强筋等形成封闭稳定结构,外支架则采用焊接桁架设计,提升了天线整体的刚度与强度。通过优选天线各组成部分材料,在减轻自重和保持刚度之间取得平衡。最后,以有限元力学仿真软件来校核结构主要部分的变形与应力,结果表明结构变形值和强度安全系数均满足设计输入要求。

遗传算法在波导裂缝阵列天线设计中的应用

本文采用遗传算法分两步优化矩形波导裂缝天线阵 ,首先对天线阵元激励幅值进行了初步优化 ,直接利用可分离型分布 ,大大简化了初步设计的过程 ,并将阵元激励幅值比值作为优化参量以利于波导结构的馈电 ;在随后进行的波导裂缝阵列阵元的偏置量和缝隙长度的优化上动态处理阵元的互耦并结合Elliott设计思想 ,采用遗传算法得出的 3cm(1× 4 )缝阵结果验证了GA算法的有效性和准确性 ,并完成了 72元矩形波导裂缝阵列的阵面优化 。

星载波导裂缝天线的动态响应特性研究

动态响应分析是星载结构力学响应分析的重要组成部分。以星载波导裂缝天线为研究对象,采用通用大型有限元分析软件ABAQUS,建立了天线的力学仿真模型,进行了模态分析,得到了结构的固有频率及振型。采用LMS Test.Lab软件进行了模态试验,实测天线结构的固有频率和振型,并与有限元仿真结果进行了比较,验证了计算模型的准确性。基于模态仿真与试验结果,对天线结构进行了随机振动分析,得到了相应的结构强度、刚度响应和安全裕度数据。结果表明,力学仿真模型准确,该天线的结构设计满足星载环境设计要求。该仿真分析及模态测试对天线的结构设计有着重要的意义。

基于CAD参数化的波导裂缝阵列天线一体化设计仿真平台

阵列天线在服役过程中会不可避免地受到各种环境载荷的影响,导致天线结构发生变形,从而影响天线电性能,如增益下降、波束指向偏转和最大副瓣抬升等。因此,为了保障服役环境下的天线电性能,天线的设计需要多个学科的众多工程人员进行综合设计,过程极其复杂,交互数据较多。为提高天线的设计效率,文中以波导裂缝阵列天线为例,基于CAD参数化建模的二次开发技术和自动重构技术,将天线CAD参数化设计、天线结构CAE力学自动分析与天线电讯CAE模型自动分析集成到一个仿真平台,从而实现了波导裂缝阵列天线从参数化建模、结构力学分析、模型重构到电性能仿真的一体化仿真流程。最后,通过典型案例展示了该平台的天线设计效率。

星载SAR微带天线和波导裂缝天线的结构设计

文中针对星载SAR天线的结构形式,首先论述了微带天线的结构设计,从效率、材料、工艺三方面总结了微带天线的不足。然后从材料、分层设计、加工方法及可制造性设计方面论述了波导裂缝天线的结构设计。根据星载SAR天线的指标要求,通过设计实例与试验测试相结合的方法,表明设计合理,满足要求,并给出了微带天线和波导裂缝天线的比较,为实际应用提供了参考。

波导裂缝天线单元安装方式探讨

对于波导裂缝阵列天线,天线单元的安装方式设计会影响天线阵面精度和最终电性能。本文提出了两种不同安装方式:一种是采用固定槽板和固定夹安装;另一种是采用固定角件安装。并详细分析了两种方式在安装精度和工艺流程方面的优缺点,以便能在工程实践中选用较为合适的安装方式。

一种高增益低旁瓣波导裂缝天线的设计

通过对一个高增益、低旁瓣波导裂缝阵列天线的设计,利用数字信号处理中的离散 时间傅里叶变换的理论,将频域与空域结合起来考虑,对各种窗函数馈电方式得出的方向性图 进行了比较。经过二维天线阵列的综合,设计出了一套符合性能指标的高增益,低旁瓣,重量 轻,体积小的波导裂缝阵列天线。将窗函数理论应用到天线综合设计中,为天线综合和天线阵 列设计提供了新的思路。

波导裂缝阵列天线的结构设计

简述了常规波导裂缝阵列天线的结构设计方法 ,同时以某些天线为例强调了结构设计时主要考虑的几个因素。

X波段加膜片式单脊波导裂缝天线的研究

等效导纳值是波导宽边纵缝天线的关键设计参数。为克服传统波导裂缝天线副瓣偏高、设计效率低下等问题,本文提出了一种单脊波导裂缝天线的改进设计方法,在传统波导裂缝阵列天线设计的基础上,利用等效导纳值对天线等效电路的影响,在裂缝单元下增加金属膜片,通过改变金属膜片的高度,优化裂缝等效导纳值,使得每个裂缝口径场分布更加接近于理论设计值,并在设计过程中使用牛顿迭代法提取导纳进一步缩短设计时间。通过设计实例表明:应用此方法设计单脊波导裂缝天线能够有效抑制副瓣电平,天线方位面副瓣电平可达到-30 dB以下;在满足主要指标要求的前提下,设计效率显著提升。

波导裂缝阵列天线阵面设计

介绍了波导裂缝阵列天线的整体结构 ,分析了天线各个组成部分的作用和在工程设计中必须考虑的一些实际问题。最后阐述了有源导纳法 ,以及设计辐射阵面的三个设计方程。

基于VTS雷达的波导裂缝天线结构方案设计

针对传统的筋板框架天线结构所带来的结构复杂、零部件较多、表面精度低等特点。在满足雷达天线结构性能指标的前提下,对天线骨架的结构组成、结构形式等方面进行优化设计与工程实践,以实现雷达天线刚度好、质量轻、结构简洁、维护方便等目标。对类似天线结构设计具有一定的借鉴作用。

波导裂缝天线单元结构设计

随着现代雷达技术的发展,波导裂缝天线单元之间的间距越来越小,安装位置精度越来越高,常规的结构形式很难满足波导裂缝天线单元结构设计的新需求,迫切需要一种新的结构形式来解决上述问题。文中在分析波导裂缝天线结构设计新需求的基础上,提出了一种新的结构形式,对开缝波导管、负载和波导同轴变换器进行了结构设计研究,并对波导裂缝天线单元的安装方式、安装位置精度和内腔防护进行了详细叙述,解决了波导裂缝天线安装困难和位置精度不高的难题。该天线已应用在某双极化有源相控阵雷达中,取得了很好的效果,验证了其结构设计的合理性。

一种波导窄边裂缝阵列天线的设计

本文介绍了一种低副瓣波导窄边裂缝阵列天线的设计方法,阵元采用泰勒分布。根据指标,通过传统理论分析建模计算缝隙参数,利用仿真软件调整设计参数对缝隙地谐振结构进行精细化设计,获得合适的天线阵列方向图和实物测试结果。

低副瓣波导窄边大倾角缝隙天线研究

在低副瓣波导行波阵天线设计中使用大倾角缝隙单元,并通过加载极化栅的方式抑制交叉极化能量,可有效单元提高等效电导和辐射能力,减少波导线阵对单元数的限制。计算分析了大倾角缝隙单元参数特性,并对交叉极化栅进行优化设计。最后,给出了40个缝隙单元的波导天线的实例,实测结果与仿真设计一致,表明该分析与设计方法正确有效,且可推广应用于各种口径的低副瓣波导裂缝天线设计。

低副瓣波导窄边非倾斜缝天线研究

在波导窄边非倾斜缝隙单元两侧加金属扰动块,可以有效提高缝隙单元的等效电导和辐射能力,该方法应用于波导窄边行波阵天线设计,可减少波导行波线阵对缝隙单元数的限制。文中计算分析了长方体金属扰动块的物理参数与缝隙单元等效电导间关系,供设计时选用。最后,给出了16个缝隙单元的波导线阵的实例,实测结果与仿真设计一致,表明该分析与设计方法正确有效,且可推广应用于各种口径的低副瓣波导裂缝天线设计。

适于一维相控阵宽角扫描的非对称单脊波导裂缝线源

非对称单脊波导裂缝线源是一种新型相控阵天线辐射单元。由该种单元垂直放置构成的平面相控阵天线在水平面可实现宽角(±60°)扫描,在波束扫描时,还可以避免寄生副瓣的出现。同时,该种单元本身在垂直面易于实现较低的副瓣电平。本文从理论和实验上对非对称单脊波导裂缝阵天线进行了研究,解决了线源设计过程中的基本理论和关键技术。十六单元样品线源远场实验结果与理论值的一致性说明了本文的理论分析和实现途径是正确有效的。

适于一维相控阵宽角扫描的非对称单脊波导裂缝线源

非对称单脊波导裂缝线源是一种新型相控阵天线辐射单元。由该种单元垂直放置构成的平面相控阵天线在水平面可实现宽角(±60°)扫描,在波束扫描时,还可以避免寄生副瓣的出现。同时,该种单元本身在垂直面易于实现较低的副瓣电平。本文从理论和实验上对非对称单脊波导裂缝阵天线进行了研究,解决了该种线源设计过程中的基本理论和关键技术。十六单元样品线源远场实验结果与理论值的一致性说明了本文的理论分析和实现途径是正确有效的。

适于一维相控阵宽角扫描的非对称单脊波导裂缝线源

非对称单脊波导裂缝线源是新型的一维相控阵天线辐射单元,由这种单元垂直放置构成的平面相控阵天线在水平面可实现宽角(±60°)扫描,在波束扫描时,还可以避免寄生副瓣的出现。同时,这种单元本身在垂直面易于实现较低的副瓣电平。本文从理论和实验上对非对称单脊波导裂缝阵天线进行了研究,解决了这种线源设计过程中的基本理论和关键技术,16单元样品线源远场实验结果与理论值的一致性说明了本文的理论分析和实现途径是正确有效的。

矩形波导中心倾斜馈电裂缝的精确计算

中心倾斜馈电缝的设计是波导缝隙天线的最后设计环节,由于结构的特殊性精确计算具有一定难度,至今未见报道。文中采用矩量法完成了中心倾斜馈电缝的分析,其中两层矩形波导的交叉角度是任意的,分析中同时计入了波导壁厚的影响和短路面的高次模影响。通过与HFSS仿真结果比较说明文中方法是精确有效的且具有很高的计算效率。

用于单脉冲的脊波导缝隙相频扫天线设计

对于单人便携式单脉冲雷达,设计高增益、宽扫描角度、低副瓣电平和低剖面的天线阵列对提高其探测距离、探测范围和探测精度有着非常重要的意义。设计了一种S型脊波导缝隙相频扫天线,采用S型脊波导来缩减波导的宽边尺寸,增加频率扫描波束范围。将频率扫描线阵分为两个子阵,采用同侧馈电,分别进行Taylor幅度加权,在保证分段处幅度和相位连续性的同时降低了副瓣电平,同时获得和、差波束。考虑到缝隙间的互耦,采用软件提参拟合的方法,降低了互耦对方向图的影响,提升了缝隙设计的准确度。该天线由48列76元的频率扫描线阵构成,仿真结果表明,在31.6~38 GHz频段内VSWR<2,接近法向增益大于39 dB,副瓣电平小于-20 dB,方位向相位扫描波束范围大于±30°,俯仰向频率扫描波束范围大于18°。该天线剖面低、重量轻、易于加工、性能优良,可用于便携式单脉冲雷达。