發(fā)布時(shí)間：2021-07-20 16:28

　　有源相控陣?yán)走_(dá)（Active Phased Array Radar,APAR）的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于每一個(gè)天線單元均配備有一個(gè)發(fā)射/接收組件（Transmit/Receive Module,TRM）,從而具有可靠性高、功能性強(qiáng)等諸多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),因此在軍事航天等領(lǐng)域中受到越來(lái)越多的重視。正因如此,APAR在實(shí)際工況中會(huì)由于內(nèi)部器件熱功耗以及外部環(huán)境溫度的變化產(chǎn)生明顯的陣面熱變形,進(jìn)而造成雷達(dá)主瓣增益損失、副瓣電平升高和指向角度誤差等電性能下降的情況。因此對(duì)有源相控陣?yán)走_(dá)陣面熱變形規(guī)律進(jìn)行研究以有效降低陣面熱變形對(duì)電性能的影響,是提高APAR整體性能的必要措施之一,對(duì)于提升我國(guó)雷達(dá)技術(shù)水平和增強(qiáng)我國(guó)軍事實(shí)力具有重要意義。為了對(duì)有源相控陣?yán)走_(dá)陣面熱變形規(guī)律進(jìn)行研究,本文基于自行研發(fā)設(shè)計(jì)的一臺(tái)APAR實(shí)驗(yàn)樣機(jī)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行研究。首先對(duì)APAR實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的陣面熱變形情況進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量,進(jìn)而根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)分析雷達(dá)陣面熱變形非相似性特性,通過(guò)分析結(jié)果和相關(guān)理論算法建立雷達(dá)陣面熱變形預(yù)測(cè)模型,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)陣面熱變形的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和補(bǔ)償。本文的主要研究工作和成果總結(jié)如下:1)依據(jù)APAR內(nèi)部器件熱功耗原理,設(shè)計(jì)一臺(tái)AP... 

【文章來(lái)源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：108 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

機(jī)載和艦載APAR實(shí)例

合肥工業(yè)大學(xué)博士研究生學(xué)位論文163雷達(dá)陣面熱變形實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建立本章介紹了APAR陣面熱變形實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和搭建，包括雷達(dá)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)、陣面熱變形測(cè)量系統(tǒng)及溫度同步測(cè)量系統(tǒng)的搭建。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的合理設(shè)計(jì)是獲取準(zhǔn)確的雷達(dá)陣面熱變形數(shù)據(jù)的前提，是本文研究?jī)?nèi)容的硬件保障。3.1雷達(dá)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)設(shè)計(jì)真實(shí)的APAR造價(jià)昂貴，如果以真實(shí)的APAR為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行陣面熱變形研究，則會(huì)大大增大實(shí)驗(yàn)成本，造成科研經(jīng)費(fèi)緊缺。因此本文基于APAR在工作狀態(tài)下內(nèi)部器件熱功耗原理設(shè)計(jì)了一臺(tái)APAR實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，該樣機(jī)能夠模擬真實(shí)APAR內(nèi)部器件熱功耗對(duì)陣面熱變形的影響，且熱功耗可以人為控制以便于實(shí)驗(yàn)研究。該實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的主要結(jié)構(gòu)有陣面、支撐柱、測(cè)量立柱和加熱器及其控制電路，下面分別進(jìn)行介紹。雷達(dá)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)SolidWorks裝配圖如圖3.1所示。圖3.1雷達(dá)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)裝配圖Fig3.1APARexperimentalmodelassemblydrawing3.1.1雷達(dá)樣機(jī)整體框架如圖3.1所示，白色框架陣面模擬真實(shí)雷達(dá)的陣面，其受到內(nèi)部器件熱功耗的影響發(fā)生熱變形。紅色部分為加熱器，模擬雷達(dá)內(nèi)部器件熱功耗，作為APAR的內(nèi)部熱源，加熱器共60個(gè)，按6×10空間位置分布。陣面上綠色部分為測(cè)量立柱，主要用于測(cè)量陣面不同位置處的熱變形情況，測(cè)量立柱共55個(gè)，按照5×11位置分布。通過(guò)相應(yīng)夾具裝夾4個(gè)支撐柱可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)模型的固定。本文通過(guò)測(cè)量不同位置處測(cè)量立柱的空間坐標(biāo)變化，來(lái)得到雷達(dá)陣面不同位陣面立柱支撐柱加熱器XOYZ

3雷達(dá)陣面熱變形實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建立17置處的熱變形情況。本文對(duì)每個(gè)立柱坐標(biāo)的測(cè)量采用5點(diǎn)測(cè)量法，5個(gè)測(cè)點(diǎn)位置分布示意圖如圖3.2所示，每根立柱高度25mm，X和Y方向的上下兩個(gè)測(cè)點(diǎn)間距為10mm。通過(guò)計(jì)算每個(gè)立柱X、Y和Z三個(gè)方向坐標(biāo)測(cè)量值與初始值之間的偏差，即可得每次加熱后該立柱所在位置的陣面各個(gè)方向熱變形結(jié)果。圖3.2立柱測(cè)點(diǎn)位置示意圖Fig3.2Schematicdiagramofmeasuringpointpositionofcolumn3.1.2加熱器及控制裝置圖3.1中加熱器按6×10空間位置分布，每一行的10個(gè)加熱器電壓由一個(gè)控制電路進(jìn)行控制，所以共6個(gè)電路對(duì)所有加熱器的加熱電壓進(jìn)行控制。加熱器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.3所示，包括加熱器外殼、內(nèi)部PTC加熱片以及用以固定PTC加熱片的填充物�？刂齐娐酚�24V開(kāi)關(guān)電源提供穩(wěn)定電壓輸出，然后使用可控硅變壓模塊對(duì)24V電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為1V~22V。通過(guò)6個(gè)控制電路可以認(rèn)為調(diào)整加載在加熱器中發(fā)熱片上的電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加熱器發(fā)熱溫度的調(diào)整。由此即可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)內(nèi)部不同發(fā)熱情況的控制，從而研究不同溫度情況下雷達(dá)模型的熱變形規(guī)律。圖3.3加熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Fig3.3Internalstructurediagramofheater10mm10mm

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]有源相控陣?yán)走_(dá)陣面熱變形預(yù)測(cè)建模理論[J]. 苗恩銘,魏新園,劉輝,潘巧生.  中國(guó)機(jī)械工程. 2018(19)
[2]某有源相控陣?yán)走_(dá)陣面散熱設(shè)計(jì)研究[J]. 李寶洋.  現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2018(05)
[3]相控陣?yán)走_(dá)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 邵春生.  現(xiàn)代雷達(dá). 2016(06)
[4]大型地面固定式相控陣?yán)走_(dá)液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J]. 王建峰.  電子機(jī)械工程. 2016(02)
[5]星載SAR相控陣天線一體化熱設(shè)計(jì)[J]. 倪勇,李建新,陳輝,余偉.  現(xiàn)代雷達(dá). 2016(04)
[6]某相控陣?yán)走_(dá)T/R組件熱設(shè)計(jì)研究[J]. 任恒,劉萬(wàn)鈞,洪大良,黃靖,張先鋒.  火控雷達(dá)技術(shù). 2015(04)
[7]鋁制圓環(huán)熱變形受形體結(jié)構(gòu)約束的原子仿真與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 倪洋,苗恩銘,張輝,陳瑞祥,張雪峰.  合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(09)
[8]重卡螺栓連接扭矩-預(yù)緊力關(guān)系影響因素分析[J]. 邵國(guó)強(qiáng),朱林波,洪軍,屈云鵬,張雪峰.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(10)
[9]基于熱力轉(zhuǎn)換機(jī)理仿真圓柱體零件形體邊界約束的熱變形[J]. 苗恩銘,徐祗尚,周小帥,雷德榮,倪洋.  光學(xué)精密工程. 2015(02)
[10]一種有源相控陣天線誤差補(bǔ)償方法[J]. 趙宇浩,蔡輝.  計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2014(07)

碩士論文
[1]相控陣天線冷板熱仿真與熱設(shè)計(jì)[D]. 潘雨.電子科技大學(xué) 2016
[2]面向結(jié)構(gòu)誤差的有源相控陣天線電性能補(bǔ)償方法[D]. 余濤.西安電子科技大學(xué) 2014
[3]基于機(jī)電熱耦合的有源相控陣天線冷板熱設(shè)計(jì)[D]. 王艷.西安電子科技大學(xué) 2014
[4]典型電子設(shè)備熱—結(jié)構(gòu)變形分析研究[D]. 李凱.西安電子科技大學(xué) 2011
[5]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的相控陣天線熱變形研究[D]. 宋東升.西安電子科技大學(xué) 2010
[6]相控陣天線陣面熱變形規(guī)律研究[D]. 高慧蓮.西安電子科技大學(xué) 2009
[7]有源相控陣天線流—熱—結(jié)構(gòu)耦合研究[D]. 陳國(guó)強(qiáng).西安電子科技大學(xué) 2008



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