机载有源相控阵雷达天线阵面结构设计

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1、万方数据第34卷第9期2012年9月现代雷达ModemRadarV01．34No．9Sep．2012·天馈伺系统·中图分类号：TN82文献标志码：A文章编号：1004—7859(2012)09—0066—03机载有源相控阵雷达天线阵面结构设计钱宣，孙为民，方红梅(南京电子技术研究所，南京210039)摘要：以机载有源相控阵天线阵面为例，简要叙述了天线阵面的组成、结构框架、冷却系统模式等结构特点，并对天线阵面的主要结构部件，如阵面框架、有源线阵以及阵面后端功能部件等结构设计做了详细叙述。通过对该天线阵面进行力学仿真计算分析，验

2、证了该天线阵面结构合理，满足机载平台环境使用要求，还根据目前正在研究的雷达技术提出了将来天线阵面结构设计方面的发展方向。关键词：机载雷达；有源相控阵；阵面骨架；有限元分析StructuralDesignofAirborneActivePhased-arrayAntennaQIANXuan，SUNWei．min，FANGHong—mei(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology，Nanjing210039，China)Abstract：Akindofphased-array

3、antennaisexpatiatedasanexample．Itdescribesbrieflythesystemcomposi[ion，thestructuralframework，andtheconnectionmodeatfirst，thendescribesindetailespeciallythestructuraldesignoftheframework，line-array，andotherfunctioncomponents．Atthesametime，therationalityofthestructur

4、aldesignisprovedbythemechanicssimulation．Thedevelopmentorientationoftheantennaframeworkstructuraldesignissuggestedintheend．Keywords：airborneradar；activephasedarray；antennaframework；finiteelementanalysis0引言机载雷达是航空电子系统中的重要组成部分，随着现代雷达的快速发展，有源相控阵雷达技术已逐步应用于机载雷达领域。与传统机载雷

5、达相比，有源相控阵机载雷达具有系统效率高、多功能、多波束、低副瓣、高可靠性以及小RCS等特点⋯，而这些特点更集中体现在天线阵面系统方面，导致天线系统结构比其它天线系统要复杂的多，其内部包含了大量的有源功能部件，除此以外还必须具备良好的散热和模块互联等功能。如何将有源相控阵雷达技术成功应用于机载雷达上，并能较好满足实际应用中的调试和维护，天线阵面的结构设计是最为关键的环节。本文主要介绍了x波段机载有源相控阵火控雷达的天线阵面系统结构设计、主要部件结构设计及力学仿真分析。1天线阵面系统结构设计1．1天线阵面系统组成x波段机载有源

6、相控阵火控雷达的天线阵面包括天线振子、T／R组件、馈线网络、控制模块、电源传输、信号传输以及阵面框架等，天线阵面的组成如图1所示。除上述独立的功能部件之外，天线阵面还包括必需的冷却系统和内部走线网络。天线阵面的冷却系统为强迫式液冷散热形式，主要为T／R组件提供散热功通信作者：钱宣Email：qianxuan_2000@sohu．com收稿日期：2012-06—12修订日期：2012-08．10—66一能，由分水静压腔和并联的冷板构成，如图2所示。分水静压腔一般为直通型流道，而冷板内部流道需根据散热功耗、外部流量和流阻特性来确

7、定具体结构形式，常见的有直通型流道、蛇形流道和微通道流道旧1。内部走线网络是将电连接器、电缆、导线等通过不同程度的优化集成，形成近似模块化的连接部件，使阵面内部的功能模块之间达到有效互联的状态。天线振子图1天线阵面系统组成示意图图2天线阵面冷却系统示意图万方数据·天馈伺系统·钱宣，等：机载有源相控阵雷达天线阵面结构设计1．2天线阵面系统结构设计根据天线阵面内部各组成部件的功能和互连关系，并结合在实际使用中维修性，天线阵面系统结构设计对天线阵面各组成部件进行组合和集成，最终将天线阵面组合为阵面框架、有源线阵以及后端功能部件3大

8、部分，其装配层次关系如图3所示。图3天线阵面层次不意图阵面框架是天线阵面的支撑结构主体，由结构骨架、冷却流道和一部分的内部走线组成。对结构骨架可与冷却流道进行一体化设计，以减小结构体积，减轻框架重量。有源线阵是天线阵面实现射频收发的主要部件。以冷板为结构基础，在冷板两面贴装T／R组件，再加