下载文档原格式
大型相控阵雷达天线阵面结构精度分析及控制苏力争;李智;刘继鹏;白云飞;徐向阳【摘要】天线阵面结构精度是雷达结构设计中需要控制的关键指标之一.文中首先分析了结构精度对阵列天线极化特性的影响,通过理论公式可以推导出合理的精度指标要求,随后以某大型天线阵面为研究对象,分析了影响阵面结构精度的各个因素,并对各因素进行了误差分配以及控制方案制定.在天线装配中将摄影测量法应用于天线平面度的检测,基于测量结果的调整后平面度可控制在0.4mm内,其安装精度满足平面度指标要求.该方法为同类天线阵面平面度分析及控制提供了有益的参考和借鉴.【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2017(046)002【总页数】5页(P75-79)【关键词】天线阵面;平面度;平面度测量【作者】苏力争;李智;刘继鹏;白云飞;徐向阳【作者单位】西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100【正文语种】中文【中图分类】TN957Abstract: Structure precision of antenna array is one of key indexes needed to be controlled in radar structure design．Firstly, effect of structure precision on polarization characteristics of array antenna is analyzed; a rational precision index requirement is deduced by theoretical formula. Then, taking a large antenna array face as a research object, factors affecting array structure precision are analyzed. The error distribution and control scheme are established for each factor. In antenna assembly, a photogrammetric method is applied to antenna flatness measurement. The adjusted flatness can be controlled within 0.4mm based on the measurement result. The installation precision meets the flatness index requirement. This method provides useful reference for analysis and control of similar antenna array flatness.Keywords：antenna array; flatness; flatness measurement随着有源相控阵雷达的发展，尤其对于大口径、高频段的有源相控阵雷达天线，阵面结构安装精度要求越来越高，往往为亚毫米级[1～2]。
第４４卷 第６期系统工程与电子技术Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．６２０２２年６月ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＪｕｎｅ２０２２文章编号：１００１ ５０６Ｘ（２０２２）０６ １７８２ ０７ 网址：ｗｗｗ．ｓｙｓ ｅｌｅ．ｃｏｍ收稿日期：２０２１０６１７；修回日期：２０２１０８２９；网络优先出版日期：２０２１１００９。
网络优先出版地址：ｈｔｔｐｓ：∥ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．２４２２．ＴＮ．２０２１１００９．１５５３．００６．ｈｔｍｌ基金项目：军委装备发展部精导预先研究项目（４１４１５０４０４０３）资助课题 通讯作者．引用格式：刘涓，苏全永，施政，等．相控阵天线微流道液冷优化设计及性能研究［Ｊ］．系统工程与电子技术，２０２２，４４（６）：１７８２ １７８８．犚犲犳犲狉犲狀犮犲犳狅狉犿犪狋：ＬＩＵＪ，ＳＵＱＹ，ＳＨＩＺ，ｅｔａｌ．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｌｉｑｕｉｄｃｏｏｌｉｎｇｏｆｐｈａｓｅｄａｒｒａｙａｎｔｅｎｎａ［Ｊ］．ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２２，４４（６）：１７８２ １７８８．相控阵天线微流道液冷优化设计及性能研究刘 涓，苏全永 ，施 政，薛显谋（北京遥感设备研究所，北京１００８５４） 摘 要：相较于风冷、相变等散热方式，液冷具有稳定、效率高等优势，是目前相控阵天线散热的首选方式。
针对等截面平直流道相控阵天线冷却不均匀、收发（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ／ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ，Ｔ／Ｒ）组件温差大的突出问题，与以往部件级热控设计方法不同，本文首次提出了相控阵天线整机热控设计思路，设计了变截面平直流道和双螺旋流道两种优化结构。
仿真和实测结果表明，双螺旋结构流道冷却效果最优，优化后芯片最高温度降低了３５．６％，Ｔ／Ｒ温差降低了５１．８％。
干货！有源相控阵的天线设计的核心：T/R组件
有源相控阵天线设计的核心是T/R组件。
T/R组件设计考虑的主要因素有：不同形式集成电路的个数，功率输出的高低，接收的噪声系数大小，幅度和相位控制的精度。
同时，辐射单元阵列形式的设计也至关重要。
1 芯片设计理想情况下，所有模块的电路需要集成到一个芯片上，在过去的几十年，大家也都在为这个目标而努力。
然而，由于系统对不同功能单元需求的差别，现有的工程技术在系统性能与实现难度上进行了折衷的考虑，因此普遍的做法是将电路按功能进行了分类，然后放置于不同的芯片上，再通过混合的微电路进行连接，如图所示。
一个T/R模块的基本芯片设置包括了3个MMICs组件和1个数字大规模集成电路（VLSI），如图所示。
高功率放大器（MMIC）
低噪声放大器加保护电路（MMIC）
可调增益的放大器和可调移相器（MMIC）
数字控制电路（VLSI）
根据不同的应用需求，T/R模块可能还需要其他一些电路，如预功放电路需要将输入信号进行放大以满足高峰值功率需求。
大多数X波段及以上频段T/R组件都采用基于GaAs工艺的MMICs技术。
该技术有个缺点就是热传导系数极低，因此基于GaAs的电路需要进行散热设计。
未来T/R组件的发展方向是基于GaN和SiGe的设计工艺。
基于GaN的功率放大器可实现更高的峰值功率输出，从而提升雷达的灵敏度或探测距离，输出功率是基于GaAS工艺电路的5倍以上。
SiGe工艺虽然传输的功率不如GaAs，然而该材料成本较低，适用于未来低成本、低功率密度雷达系统的设计。
2 功率输出通常情况下，在给定阵列的口径后，雷达系统所需要的平均功率输出也基本确。
超大规模天线阵列的设计与优化在当今通信技术飞速发展的时代，超大规模天线阵列正逐渐成为提升通信系统性能的关键技术之一。
超大规模天线阵列通过集成大量的天线单元，能够实现更精确的波束控制、更高的频谱效率和更强的抗干扰能力，为 5G 乃至未来的 6G 通信提供了有力的支持。
本文将详细探讨超大规模天线阵列的设计与优化，包括其基本原理、面临的挑战以及解决方案。
一、超大规模天线阵列的基本原理超大规模天线阵列的核心原理是利用多个天线单元同时发送和接收信号，通过对每个天线单元的信号进行相位和幅度的调整，实现波束的合成和指向控制。
简单来说，就像是通过调整众多手电筒的光线角度和亮度，让它们汇聚成一束强光，并准确地照射到特定的方向。
在发送端，通过对不同天线单元的信号进行加权处理，可以形成具有特定方向和形状的波束，将信号能量集中传输到目标用户，从而提高信号的传输效率和覆盖范围。
在接收端，利用类似的原理，可以从多个方向接收信号，并通过信号处理算法将有用信号分离出来，抑制干扰和噪声。
二、超大规模天线阵列设计的关键因素1、天线单元的选择天线单元的性能直接影响整个阵列的性能。
常见的天线单元类型包括贴片天线、偶极子天线等。
在选择天线单元时，需要考虑其工作频段、带宽、增益、辐射方向图等特性，以满足系统的设计要求。
2、阵列拓扑结构阵列的拓扑结构决定了天线单元的布局方式。
常见的拓扑结构有线性阵列、平面阵列和立体阵列等。
不同的拓扑结构具有不同的波束形成能力和空间分辨率，需要根据具体的应用场景进行选择。
3、信号处理算法高效的信号处理算法是实现超大规模天线阵列性能优化的关键。
例如，波束形成算法用于控制波束的方向和形状，信道估计算法用于获取信道状态信息，预编码算法用于在发送端对信号进行预处理，以提高接收端的性能。
三、超大规模天线阵列设计面临的挑战1、硬件复杂度超大规模天线阵列包含大量的天线单元和射频链路，这导致硬件复杂度大幅增加。
如何实现小型化、低功耗、低成本的硬件设计是一个亟待解决的问题。
机载有源相控阵雷达的BIT设计摘要：随着科技进步，全球各个国家战斗机研制发展迅猛，作为战机航电系统中负责目标探测与信息感知的重要子系统，机载有源相控阵雷达相关技术已日趋成熟，性能也逐步提升。
经过近几年的技术迭代，功能方面和集成度方面，都较以往提升明显。
有源相控阵雷达较以往机械扫描雷达，系统组成相对简洁，一般主要由天线阵面、处理单元、电源单元三大部分组成。
但各个单元集成度较高，内部模块功能也较为综合，这就要求使用及维护过程中，雷达机内自检测(BIT)要相对完善、准确、可靠，能为用户提供有力的判断故障及排查问题指引。
关键词：机载；雷达；BIT设计从产品全寿命周期出发，针对后期使用及维护，雷达机内自检测显得尤为重要。
实现增强型系统机内测试(BIT)设计已成为测试性设计中的一项关键技术要求。
自动机内测试(BIT,build In test)是提升保障性和维修性的重要手段，在机载有源相控阵雷达设计中，要求提高BIT能力的趋势与要求设计人员必须考虑BIT并把它与系统组合成一个整体是完全一致的。
本篇主要论述在机载有源相控阵雷达系统中自检系统的分类、构成及典型设计。
1 机载有源相控阵雷达故障定义及分类在自检测系统设计初期，对雷达出现的故障进行定义及分类，设定相应的级别，作为自检测系统的判断依据，同时也便于用户快速识别检测结果，对日常使用及维护提供参考。
(1)从严酷类别定义出发，雷达故障一般可分为以下几项：灾难的，引起雷达功能完全丧失，空空、空地、导航等功能失效；致命的，引起雷达功能明显下降，空空主模式性能下降65%以上，其余功能失效；严重的，引起雷达功能一定的下降，空空主模式性能下降20%以上，雷达跟踪稳定性和准确性下降，某种单一功能或者工作方式失效；轻度的，对雷达功能无影响或影响很小，可导致非计划的维修，具有冗余功能的模块冗余功能失效或者下降，或单一的辅助导航功能失效。
(2)从故障发生概率出发，雷达故障一般可分为以下几项：经常发生，高概率，故障模式发生概率为Pm≥1×10-3发生几次，中等概率，故障模式发生概率为1×10-4≤Pm≤1×10-3偶然发生，不常发生，故障模式发生概率为1×10-5≤Pm≤1×10-4很少发生，不大可能发生，故障模式发生概率为1×10-6≤Pm≤1×10-52 机载有源相控阵雷达自检测系统分类机载有源相控阵雷达自检测系统可分为三种方式：加电BIT(PUBIT)、周期BIT(PBIT)和维护BIT(MBIT)，三种自检测模式分别应用于不同情况。
有源相控阵雷达T/R组件稳定性分析设计发布时间：2022-08-12T06:07:14.196Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第3月第6期作者：刘先莉[导读] T/R组件是有源相控阵雷达的核心部件，刘先莉中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽省合肥市 230000摘要：T/R组件是有源相控阵雷达的核心部件，有源相控阵雷达天线辐射单元经T/R组件将发射信号功率放大，以低噪声放大接收信号，并调整幅度及相位，从而完成发射与接收波束的空间合成。
关键词：有源相控阵雷达；T/R组件；稳定性一、有源相控阵雷达发展概况相控阵雷达是指通过相位控制电子对阵列雷达进行扫描，利用大量个别控制的小型天线进行单元排列，最终形成天线阵面，并且每个天线单元由各自独立的开关控制，形成不同相位波束。
相控阵雷达分为有源和无源两类，其中，有源相控阵雷达天线阵面的每个天线单元中均含有源电路，T/R组件是有源相控阵雷达的关键部件，很大程度上决定其性能优劣。
收发合一的T/R组件包括发射支路、接收支路、射频转换开关、移相器。
每个T/R组件既有发射高功率放大器(HPA)、滤波器，限幅器，又有低噪声放大器(LNA)、衰减器、移相器、波束控制电路等。
由此看见，利用二维相位扫描的有源相控阵雷达设备量和成本相当可观。
尽管如此，最先研制成功并投入应用的相控阵雷达就是有源相控阵雷达，例如20世纪60年代末美国研制的的大型相控阵雷达AN/FPS-85。
该相控阵雷达作用距离数千公里，被用于空间目标监视、跟踪及识别，可做导弹预警、测轨和编目卫星。
采用收发阵面分离的二维相位扫描相控阵平面天线，其发射天线阵中含有五千多个天线单元，发射机采用四极管等电真空器件，每个发射机峰值功率高达6kW，平均功率约80W。
采用有源相控阵天线模式，利用空间功率合成方式，实现发射机总输出峰值功率32MW、平均功率400kW的要求。
有源相控阵雷达出现较晚，大部分是三坐标雷达，即方位(水平方向)机械扫描、仰角(垂直方向)电扫描的一维相位扫描雷达，以此获取目标距离、方向和高度信息。
某大型相控阵雷达测试系统结构设计查金水;朱志远;邓友银;胡劲松【摘要】针对某大型相控阵雷达测试系统设备量多、体积大、精度要求高等特点, 基于大型设备在空间有限的暗室完成高精度安装的设计需求, 采用阵面水平方向分块、垂直方向安装的设计方案, 从基本构件加工、现场拼装流程、精度检测及调整措施、暗室架设设备布局、仿真校核等全流程进行了详细论述.通过吊装单元端部加装万向轮、顶部采用手动叉车的组合方式, 使吊装单元顺利进入架设区域.采用吊车车尾布置于暗室内、车头布置于暗室外的布局方案, 实现了暗室有限空间内设备的安全吊装.在保证架设安全性与便利性同时, 成功实现了测试系统精度指标要求.%For a large-scale phased-array radar test system with large amounts of equipment, large volume, and high intensive reading requirements, the design requirements for high-precision installation of large-scale equipment in a space-constrained darkroom were adopted, and the horizontal and vertical direction-based installation design was adopted.The program discusses in detail including the basic flow of construction and processing, on-site assembling process, accuracy testing and adjustment measures, dark room erection equipment layout, and simulation verification.The assembly method was based on the installation of a universal wheel at the lifting unit end and a manual forklift at the top.The hoisting unit can smoothly enter the erection area, adopting the layout scheme where the tailgate of the crane was arranged in the dark room and the front of the crane was arranged in the dark outside, and the safehoisting of the equipment in the limited space of the darkroom was realized.【期刊名称】《机械与电子》【年(卷),期】2019(037)001【总页数】7页(P19-25)【关键词】相控阵雷达;暗室测试;精度检测;吊装单元【作者】查金水;朱志远;邓友银;胡劲松【作者单位】中国电子科技集团有限公司第三十八研究所, 安徽合肥 230088;中国电子科技集团有限公司第三十八研究所, 安徽合肥 230088;中国电子科技集团有限公司第三十八研究所, 安徽合肥 230088;中国电子科技集团有限公司第三十八研究所, 安徽合肥 230088【正文语种】中文【中图分类】TN957.80 引言某大型相控阵雷达采用模块化阵面结构构建，阵面口径近千平米，由180个标准模块组成，作为数字相控阵雷达的核心组成，良好的天线阵面性能是保证雷达可靠、稳定工作的前提[1]。
相控阵天线设计方案一、相控阵天线需求分析1.天线应用场景图1-(a)图1-(b)如图1所示，定义XOY平面为天线安装面，天线采用平板结构外形，与天花板共形安装。
为了实现AP的远距离覆盖能力，天线需要在天花板平面具备高增益特性；在AP的高密度部署区域，需要天线波束集中于垂直向下区域，同时窄波束有利于降低AP之间的相互干扰。
由此可知，天线需要具备高增益、大角度覆盖的能力。
2.天线指标要求图25G频段：4.9GHz~5.9GHz在xz/yz面：第一档：theta=90°增益大于5dB第二档：theta=90°增益比第一档增益下降4dB第三档：theta=90°/-90°增益小于-9dBtheta=60°/-60°增益小于-6dB2.4G频段：2.4GHz~2.49GHz在xz/yz面：第一档：theta=90°增益大于3dB第二档：theta=90°增益比第一档增益下降4dB第三档：theta=90°/-90°增益小于-9dBtheta=60°/-60°增益小于-6dB根据图2坐标定义，天线波束需要具备在±90°角度内满足大角度、高增益扫描状态。
图3根据图3阵列布局要求，每个天线子阵采用线阵形式，各自覆盖俯仰0°~90°角度，最终实现整阵对于下半空间的全覆盖。
二、天线设计方案阵列天线的大角度扫描是阵列天线设计的一大难点。
从理论上讲阵列的天线增益满足：阵列增益=单元增益+阵因子增益，天线单元的广角辐射特性决定了阵列波束的宽角扫描特性。
当阵列主波束扫描时，随着扫描角度的不同，其增益也在天线单元方向图的限制范围内改变。
当阵列波束扫描至天线单元的增益降至-3dB 的角度时，阵列增益将减小-3dB。
因此，天线单元的3dB 波束覆盖范围，也是阵列的3dB 波束扫描范围。
