[發明專利]一種有源相控陣天線結構公差的快速確定方法

無效

• 申請號: 201210162446.5
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102708257A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 王從思;康明魁;段寶巖;王偉;徐慧娟;王猛;黃進;保宏;朱敏波;陳光達
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 張培勛

技術領域

本發明屬于雷達天線技術領域，具體涉及一種有源相控陣天線結構公差的快速確定方法，可用于指導有源相控陣天線結構公差的快速確定及結構方案的評價。

背景技術

有源相控陣天線是近年來正在加速發展的新技術，能同時滿足天線高性能、高生存能力要求，亦是滿足現代雷達發展需求的關鍵技術。我國自行研制并于2007年正式列裝我國空軍的空警-2000預警機作為空軍天字第一號的國家頭號軍事重點工程，其最關鍵的突破就是裝備了有源相控陣雷達。隨著雷達對增大作用距離、提高隱身性能等需求日益迫切，有源相控陣天線電性能就被提出更高的要求。目前我國正在研制的最先進的第四代戰斗機——殲20為滿足大探測距離、高隱身性等戰術技術指標，也將裝備高性能的有源相控陣雷達。

而有源相控陣天線電性能不僅取決于饋電系統的幅度相位誤差，更易受到結構輻射單元的位置誤差影響，而這又受制于結構設計。如美國國家導彈防御系統（NMD）中GBR地基雷達正是采用了大型平面有源相控陣天線體質，其雷達重達1000噸，以及美國SBX海基雷達作為目前唯一能在彈道導彈防御系統中發揮多種重要探測功能的平臺，其雷達重達2000噸，為支撐這么重的雷達設備，并滿足雷達天線電性能指標，即保證天線陣面精度，對天線結構設計提出了極其嚴格的要求。

同時，由于天線安裝平臺的運動會帶來振動激勵，例如機載雷達，從而造成有源相控陣天線在工作狀態下發生結構變形，引起結構輻射單元誤差。可知，有源相控陣天線結構制造、安裝誤差以及環境載荷導致的陣面結構變形，都將會導致天線陣面輻射單元之間的距離和每一個輻射單元的位置發生相對變化，從而引起輻射單元激勵電流和口徑場相位分布等發生變化，以致引起天線增益下降、副瓣電平升高和波束指向不準確等，即最終會降低有源相控陣天線的電性能。為此，如何根據天線電性能指標要求，確定結構公差，進行結構設計，并評估結構方案，是高性能有源相控陣天線研制中必然會遇到的一個難題。

為解決該難題，通常的做法是根據有源相控陣天線陣面的安裝約束方式，假設天線陣面結構發生某種規律已知的變形，典型的變形形式有彎曲變形、碗狀變形、馬鞍面變形等，進而根據天線電性能的變化情況給出陣面的最大變形量，進而確定結構公差時，具體可見Analysis?of?performance?of?active?phased?array?antennas?with?distorted?plane?error.International?Journal?of?Electronics,2009年，96卷，5期，549-559.。這種方法存在主要的問題是，要求安裝陣面時的約束位置或是處于陣面中心線，或是陣面四周，或是陣面四角，否則陣面變形規律難以采用明確的數學公式描述。這導致其應用范圍受到很大限制，在工程上難以進行推廣，因為實際中天線變形形式是未知的，不僅僅是上面三種變形模式。另外的做法，就是制作有源相控陣天線樣件，根據實測電性能結果，經過多輪方案反復來確定結構公差，這帶來最大的問題就是整個方案制定周期長、設計成本高，不能滿足目前我國雷達快速研制的需求。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種有源相控陣天線結構公差的快速確定方法，以便有效解決在有源相控陣天線結構方案設計時難以快速確定與分配天線結構公差的問題，可指導有源相控陣天線結構加工工藝與安裝精度的制定與分配，以及天線結構方案的評價。

實現本發明目的的技術解決方案是，一種有源相控陣天線結構公差的快速確定方法，其特征是：至少包括如下步驟：

步驟1，確定天線陣面輻射單元信息；

步驟2，獲取陣面輻射單元的高度誤差；

步驟3，獲取陣面輻射單元的位置安裝誤差；

步驟4，計算天線口面相位誤差；

步驟5，計算天線遠區電場分布；

步驟6，計算天線相關的電性能參數；

步驟7，依據戰術技術指標要求，判斷計算出當前結構公差條件下的天線電性能是否滿足要求，若不滿足要求，則進行步驟8和步驟9；若滿足要求，則直接轉到步驟10；

步驟8，修改陣面平面度；

步驟9，修改陣面安裝精度，并重新進行步驟2至步驟7；

步驟10，當前的輻射單元的位置與高度公差就是所快速確定的天線結構公差。

所述的步驟1確定天線陣面輻射單元信息包括如下步驟：