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共形天线表面微小焊盘视觉定位算法设计

电子机械工程 2024年第2期40卷 53-58,64页

作者：杜小东丁忆凡田威王长瑞李可王子航胡贺南西南电子设备研究所四川成都610036 南京航空航天大学江苏南京210016

共形天线是一种特殊形态的新型雷达天线,具有低剖面性以及低散射面积,是未来雷达天线发展的重要趋势之一。当前,共形天线的装配方式正由人工装配转向自动化装配以提升生产效率和批产一致性,但共形天线表面的焊盘尺寸小,数量多且分布在... 详细信息

共形天线是一种特殊形态的新型雷达天线,具有低剖面性以及低散射面积,是未来雷达天线发展的重要趋势之一。当前,共形天线的装配方式正由人工装配转向自动化装配以提升生产效率和批产一致性,但共形天线表面的焊盘尺寸小,数量多且分布在复杂曲面上,现有视觉定位算法难以满足实际使用需求。为此,文中提出了一种多目标亚像素定位算法。该算法结合了模板匹配和亚像素定位算法,可以同时给出多个焊盘的精准位置信息。由仿真分析与实验验证可知,该算法的视觉定位精度可达5μm,有效提升了共形天线的装配质量。

关键词：共形天线智能装配模板匹配亚像素定位算法

直升机共形天线复合材料蜂窝夹层结构成型技术研究

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现代制造技术与装备 2024年第5期60卷 74-76页

作者：汪艳金邱胜唐义号航空工业直升机设计研究所景德镇333001

一方面分析共形天线蜂窝夹层结构的特点和成型难点,另一方面通过铺层优化、辐射体表面处理、蜂窝预固化和共固化工艺参数调整等措施,提升共形天线的质量。产品试制表明,在成型U形结构共形天线时,先对蜂窝进行预成型,再将蜂窝、辐射体和... 详细信息

一方面分析共形天线蜂窝夹层结构的特点和成型难点,另一方面通过铺层优化、辐射体表面处理、蜂窝预固化和共固化工艺参数调整等措施,提升共形天线的质量。产品试制表明,在成型U形结构共形天线时,先对蜂窝进行预成型,再将蜂窝、辐射体和蒙皮进行共固化,能够得到质量良好的共形天线,而且蒙皮、蜂窝和辐射体之间不易脱黏。同时,在共固化过程中设置合理的温度参数,能够有效降低产品的变形量,保证其外观质量。

关键词：共形天线蜂窝夹层辐射体预固化变形控制

一种面向综合射频效能的舰载共形天线优化设计方法

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中国舰船研究 2022年第4期17卷 121-125页

作者：舒亚海海军装备部驻上海地区第一军事代表室上海201913

[目的]为了兼顾新一代水面舰船射频舰载天线的高性能、低散射、与船体共形等综合要求,针对典型频段的嵌入式阵列天线,提出一种电磁仿真与智能优化算法相结合的设计方法。[方法]通过对传统粒子群优化算法(PSO)进行异步递进改进,实现离散... 详细信息

[目的]为了兼顾新一代水面舰船射频舰载天线的高性能、低散射、与船体共形等综合要求,针对典型频段的嵌入式阵列天线,提出一种电磁仿真与智能优化算法相结合的设计方法。[方法]通过对传统粒子群优化算法(PSO)进行异步递进改进,实现离散变量和连续变量的同时处理,并有效加快PSO的收敛速度;针对水面舰船某VHF天线,构建复杂天线结构多尺寸参数优化的目标函数,得到天线增益、驻波比、雷达波散射截面积等多目标特性同步优化的半嵌入安装形式。[结果]经多轮仿真迭代优化,天线增益提高了1 dB左右,天线驻波比略有改善,典型方位的RCS峰值点的最大减缩量为32 dB。[结论]该方法可为舰船射频天线的共形装舰设计以及复杂大系统一体化设计提供参考。

关键词：共形天线综合射频效能改进型异步递进粒子群优化算法多参数协同优化

共形天线无人机网络中毫米波波束追踪方法研究

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共形天线无人机网络中毫米波波束追踪方法研究

作者：于永胜北京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着无人机技术的不断发展,无人机通信在各个领域都取得了广泛的应用。由于毫米波频段具有丰富的频谱资源,无人机利用毫米波传输信号可满足其高速通信的需求。面向高动态、远距离的无人机网络场景,快速、精准的毫米波波束追踪是... 详细信息

近年来,随着无人机技术的不断发展,无人机通信在各个领域都取得了广泛的应用。由于毫米波频段具有丰富的频谱资源,无人机利用毫米波传输信号可满足其高速通信的需求。面向高动态、远距离的无人机网络场景,快速、精准的毫米波波束追踪是移动毫米波通信链路建立及维系的基础。然而在远距离场景下需要宽度更窄的毫米波波束以聚焦能量对抗衰落,造成波束追踪难度增大。此外,为了形成窄波束无人机需要搭载大量的天线阵子。随着天线数量的增加,大规模天线阵列会带来较高的硬件成本和能量消耗。无人机上的有效载荷和能源供应有限,无法承担巨大的通信开销。为解决上述问题,本文考虑将共形天线集成在无人机表面,在获得更大波束空间覆盖范围的同时显著降低无人机飞行阻力,并针对共形天线无人机网络场景,研究高性能、低成本的毫米波波束追踪方法。本文主要研究内容和创新点如下:第一,为了实现无人机网络高性能波束追踪,本文提出了基于锥形共形天线(Cone Conformal Array,COA)的毫米波分层码本设计和相对应的波束训练方法。本文首先详细分析了 COA的阵列特性,推导出毫米波波束角度与COA激活子阵的关系,并利用最大激活子阵列生成分层码本中的最底层码字。其次,为了找到生成上层码字所需的激活子阵,本文详细推导了适用于COA的分层码本和激活子阵之间的约束关系,并通过解决优化问题找到激活子阵生成上层码字。进一步,本文设计了相对应的毫米波波束训练方法,通过基于预先设定的分层码本的码字搜索及终端反馈的最优波束方向实现收发两端的高性能波束追踪。仿真结果证明了分层码本的正确性,码本中各层码字间有严格的覆盖关系;相比传统的穷搜式波束搜索,所设计的波束训练机制在有效减少训练开销的同时,达到了较高的系统性能。第二,为了实现无人机网络低成本波束追踪,本文采用动态子阵列架构,并基于该架构设计了对应的阵子分配方法。具体而言,本文首先详细分析了共形天线无人网络采用动态子阵列结构时的系统模型,研究了基于贪婪增长准则的动态阵子分配算法。进一步,本章提出了一种基于双边匹配理论的动态阵子分配算法。所提算法双向考虑天线阵列和无人机间的选择,并基于匹配理论完成双边匹配。仿真结果证明了本文方法的有效性:相比传统的平面阵列,共形天线阵列的系统频谱效率更高;相比基于贪婪增长准则的阵子分配算法,所提方法具有更好的系统性能;相比全连接架构,本文方法的能量效率更高,能够以较低成本完成波束追踪。

关键词：无人机通信共形天线毫米波波束追踪动态子阵列

3D打印技术在机载超宽带共形天线中的应用研究

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电波科学学报 2023年

作者：韩垒王刚蒋维旭赵鹏兵汤尉刘涛党涛西安电子科技大学空军工程大学防空反导学院四川九洲电器集团有限责任公司

为提高共形相控阵天线的设计制造效率，在平面紧耦合天线的基础上，设计了与飞机襟翼曲面共形的紧耦合超宽带相控阵天线.按照共形天线的安装要求，提出了混合3D打印技术，采用熔融堆积成型技术及微滴喷射成型技术实现了襟翼流线型曲面... 详细信息

为提高共形相控阵天线的设计制造效率，在平面紧耦合天线的基础上，设计了与飞机襟翼曲面共形的紧耦合超宽带相控阵天线.按照共形天线的安装要求，提出了混合3D打印技术，采用熔融堆积成型技术及微滴喷射成型技术实现了襟翼流线型曲面模型的打印，并完成了紧耦合天线辐射层的打印，验证了3D打印技术在共形天线上的应用.加上馈电结构后对单元电压驻波比(voltage standing wave ratio, VSWR)和方向图进行了测试，结果表明所设计的天线在0.4～2.2GHz范围内，VSWR、单元方向图和阵列方向图符合设计技术指标，为后续共形天线设计和加工提供了技术基础.

关键词： 3D打印紧耦合共形天线超宽带相控阵天线

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一种适用于火灾检测的低旁瓣共形天线

信阳师范学院学报（自然科学版） 2022年第1期35卷 128-133页

作者：曲元君郑文超张洪湖北工业大学太阳能发电及储能运行控制湖北省重点实验室湖北武汉430068 武汉中原电子集团有限公司湖北武汉430205

设计一种应用于33 GHz频段具有金属栅格的天线阵列,通过泰勒线源激励幅度的设计方法引入栅格结构,用来减少天线的旁瓣电平,加强了天线的抗干扰能力。最终的天线阵列由6个天线阵元在y轴方向上叠加而成,叠加后天线阵列辐射能力得到了增强... 详细信息

设计一种应用于33 GHz频段具有金属栅格的天线阵列,通过泰勒线源激励幅度的设计方法引入栅格结构,用来减少天线的旁瓣电平,加强了天线的抗干扰能力。最终的天线阵列由6个天线阵元在y轴方向上叠加而成,叠加后天线阵列辐射能力得到了增强。最后通过电小平面分析法对栅格天线进行了共形,从而减少天线的体积,并且使天线阵列更好地贴合检测设备。通过HFSS电磁仿真结果表明,在33 GHz频段左右,该天线阵列的增益为18.69 dB,旁瓣电平为-15.04 dB。

关键词：共形天线低旁瓣高增益火灾检测

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机载S波段的微带共形天线的研究

机载S波段的微带共形天线的研究

作者：赵泽瑛哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

现代飞行器上装备有包括通信系统在内的多种设备,作为这些设备的前端系统,天线的性能直接决定了设备的性能。对于常规的天线来说,天线的电特性决定了它的形状。而共形天线与常规天线不同,共形天线的特殊之处在于它对形状的设计提出了更... 详细信息

现代飞行器上装备有包括通信系统在内的多种设备,作为这些设备的前端系统,天线的性能直接决定了设备的性能。对于常规的天线来说,天线的电特性决定了它的形状。而共形天线与常规天线不同,共形天线的特殊之处在于它对形状的设计提出了更高的要求,不仅要满足基本的电特性要求,还要兼顾飞行器的气动特性。微带天线是共形天线中较为理想的天线单元形式。本文选择微带贴片天线作为共形天线单元形式,考虑了天线在平面情况下和柱面情况下的共形情况,并对上述情况进行仿真分析。首先进行的是平面情况下的天线共形仿真分析。通过已知的信息得到平面天线单元的尺寸参数,并在仿真软件中进行仿真分析。然后适当调整天线的尺寸参数,使天线单元的性能更加符合预期的情况。在平面情况下得到较为理想的天线单元以后,开始进行天线阵列的设计,分别设计了两个方向上的二元直线天线阵,并得到了它们的仿真结果,然后将这两个二元直线天线阵组合起来,构成平面天线阵,对该平面天线阵进行仿真分析,并适当调整,使天线阵列的性能符合要求。再者考虑柱面情况下的共形天线仿真分析。以平面天线单元为基础,建立不同曲率半径的柱面共形天线单元,通过仿真结果进行分析,得到曲率对天线单元的影响。然后对天线单元进行调整,使之更符合预期情况。得到较为理想的天线单元以后,仿真分析了在曲向方向上的二元天线阵对应不同角度的结果。适当考虑曲向方向和轴向方向上天线间隔的影响,建立2×2天线阵列,并进行仿真分析。本文中所有的模型和仿真结果均来自FEKO软件,通过FEKO软件建立模型,对仿真结果进行说明,发现差异,进行理论分析,进行调整,最后得到符合条件的天线模型。

关键词：微带贴片天线共形天线柱面阵列天线

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机载分布式智能蒙皮波束综合算法研究

电波科学学报 2024年第2期39卷 237-243页

作者：王力于大群王奇中国电子科技集团公司第十四研究所南京210039 大连理工大学大连116024

针对机载智能蒙皮天线孔径共形和分布化的特点,开展了基于Broyden族算法的波束综合优化研究。算法以最小化副瓣电平为优化目标,通过K-S函数连续化处理,实现低副瓣波束赋形。通过不同的加权方式对算法的有效性进行了验证,相与遗传算法(ge... 详细信息

针对机载智能蒙皮天线孔径共形和分布化的特点,开展了基于Broyden族算法的波束综合优化研究。算法以最小化副瓣电平为优化目标,通过K-S函数连续化处理,实现低副瓣波束赋形。通过不同的加权方式对算法的有效性进行了验证,相与遗传算法(genetic algorithm,GA)等随机优化算法,本文算法收敛速度快,能够避免陷入局部最优,适用于大规模非均匀共形天线阵列,具有较高的工程应用价值。

关键词：智能蒙皮波束综合共形天线优化算法遗传算法(GA)

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共形天线阵列流形的建模方法

电子学报 2009年第3期37卷 481-484页

作者：王布宏郭英王永良齐子森空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077 空军雷达学院兵器运用工程军队重点实验室湖北武汉430019

共形天线阵列流形的数学建模是共形阵列天线信号处理的前提和基础.由于载体曲率和单元方向图指向的差异,在共形天线阵列流形的建模中,我们遇到的突出难题是如何实现单元极化方向图在阵列全局坐标系中的有效建模.首先利用三次欧拉旋转变... 详细信息

共形天线阵列流形的数学建模是共形阵列天线信号处理的前提和基础.由于载体曲率和单元方向图指向的差异,在共形天线阵列流形的建模中,我们遇到的突出难题是如何实现单元极化方向图在阵列全局坐标系中的有效建模.首先利用三次欧拉旋转变换构造了任意三维几何载体共形天线全局直角坐标系到单元局部直角坐标系旋转变换的统一框架,并以此为基础,实现了共形天线全局极坐标系到局部极坐标系的空间旋转变换和单元极化方向图的全局旋转变换.最后,通过柱面共形阵列天线固有的遮蔽效应进一步验证了单元方向图旋转变换的正确性.

关键词：共形天线阵列天线阵列流形欧拉旋转