初探大阵面雷达天线高精度装配技术

李明 闫欣荣 吕斌

陕西黄河集团有限公司 陕西省西安市710043

摘要：随着雷达系统的增长，光纤数据网络也越来越复杂。根据实际情况思考输电网的优化设计在工程实践中势在必行。最终在成本、可靠性、产品质量等方面寻求最佳平衡。本文对大阵面雷达天线高精度装配技术进行分析，以供参考。

关键词：大阵面雷达；天线阵面；装配技术

引言

随着操作环境越来越复杂，RCS的检测目的越来越少，对雷达的功率孔径积累、动态范围等也提出了更高的要求。数字阵列雷达将数字技术与雷达阵列技术完美结合，在发射模式和接收模式下，用数字波束形成(DBF)取代传统的模拟波束形成(ABF)。数字阵列雷达动态范围广，多径、制造型、系统工作可靠性高。大星阵列数字摄影雷达以卫星为观测平台，不受视线限制，可以探测更远更小的RCS目标，在探测隐身目标等方面具有重要的应用价值。

1装配技术研究

1.1确定基准平面

具体使用雷达设备时，将进行一次基于雷达设备的有针对性的测量值测试，在第一种情况下，将安装在雷达设备上作为基础。但雷达是一种机架，其设备平台是雷达设备所在的大型飞机，安装在较大的设备设施中，安装了多个固定孔，安装过程复杂，需要多人同时操作，现有安装设备不能满足使用要求。此外，车轮的整体设计要求天线阵列必须安装在地面上，才能与设备平台一起安装。因此，设备平台不能直接用作基础。雷达站通过螺栓联接安装到天线架上，将天线架下的四个紧固管与紧固孔固定在一起。对天线骨架进行全局分析后发现，虽然天线骨架的顶部和底部安装面不能用作扭曲的基础，但天线框架下的四个安装面并未变形，因此可以创建基座。基准是水平基准和垂直基准。水平基座是与雷达设备平行的平面，垂直于雷达设备平面。因此，可以通过装配孔末端的中心来创建水平平面。同时，为孔的前侧和后侧的中心点创建线束段，以确定中心点并将两个中心点连接为垂直基础。

1.2仪器测量

在选择基准时，安装天线元件时，需要使用仪器来建立基准平面，以测量垂直和水平度、平面等。仪器的测量精度决定了试验的精度，天线阵列的设计精度为10度，仪器的测量精度低于0.1mm。现有的测量仪器是全站和激光跟踪机器。全站仪测量精度为0.9mm，不符合使用要求。激光跟踪器的测量精度为0.02+2x 10-6d，其中d是测量的距离。雷达设施总宽度为9000毫米，因此激光示踪剂测量精度为0.02+2x 10-6x 9000 = 0.056毫米，以满足使用要求。因此，激光示踪剂被用作测量仪器。根据激光跟踪系统的原理，在测量时，将目标点安装在要测量的物体上，激光跟踪器从目标点的位置信息创建平面，计算相关指标。目标点太多会增加计算量，而目标点太少则会影响计算精度。因为天线单元是方形的，而且天线单元指针本身满足要求，所以只需确定安装期间安装的天线单元的整体指示器即可。在与经验丰富的测量工程师交谈时，将每个天线单元的四个角点、下部线和左侧线的中心点以及天线单元的前方中心点设定为目标点。

2超构表面在微波天线中的应用

超构材料和超构表面的概念首次在微波波段提出后，已得到验证并已成功应用于微波天线中。自21世纪以来，按电磁特性划分的超构表面主要包括以下4种类型：1）复阻抗表面（CIS）、电抗表面（RIS）或高阻抗表面（HIS）；2）人工磁导体（AMC）；3）电磁带隙（EBG）表面；4）高或零或负或各向异性表面（人工电介质）。超构表面因其具备独特特性而被广泛应用于高性能全新电磁器件中，例如：1）吸收体：更薄、宽带和广角响应的吸波体；2）天线：低剖面和宽频带、漏波、聚焦透镜、平面龙伯透镜、透射阵列、反射阵列、相控阵列和共享孔径天线；3）阻抗表面：互耦抑制和辐射方向图控制表面；4）智能表面：可重构、编码和雷达截面缩减表面；5）极化器：扭转极化器、左/右旋转换的圆极化转换器，以及线极化−圆极化转换器；6）表面滤波器：带通、带阻、频率选择和极化选择滤波器。超构表面可用于控制介质基片中的表面波或改变接地面上的电流分布，从而在天线接近地面时，控制从地面产生的辐射。超构表面还可用作具有设计介电常数或磁导率的人造介质基片，以控制经地面反射的电磁波。例如，超构表面可在确保天线增益和带宽的同时，实现其波束偏转或使材料变薄。当高各向异性有效介电常数超构表面位于天线下方时，作为加载介质，可使面上的电场分布更加均匀，实现更高增益；对于高带宽，则可引入更多模式，如表面波模式；对于低剖面，则可引入传播方向上的附加相移。不同于一块各向同性且具备高介电常数的介质平板，各向异性介电常数超构表面在垂直于表面的方向上提供高介电常数，从而减小厚度，但是沿着表面可提供高阻抗，控制表面波。这类天线设计已经应用于移动网络的小型蜂窝基站。

3调频广播电视发射天线技术维护措施

3.1完善维护工作机制

在当前广播电视行业发展过程中，针对于调频广播电视发射天线技术的应用，需要将调频广播电视发射天线系统的维护工作作为重点内容，特别是针对于天线、铁塔、馈管及阻抗匹配器等维护工作要加大力度，并结合实际情况制定科学合理的维护方案，确保应急机制能够落实到位，以此来降低技术维护工作的难度。具体要与调频广播电视发射天线的运行情况相结合，制定更为高效和合理的应急预案，为工作人员对紧急故障的处理提供有效指导，进一步保障广播电视系统稳定地运行。而且为了能够降低调频电视发射天线运行中受到各种不利因素的影响，还要加大监管力度，不仅要安排专人负责维护工作，还要将维护方案与应急预案相结合，对实际实施情况开展监督，指导工作人员能够严格按照具体的操作流程对不同设备和设施进行检查，并通过对技术运行时故障的根本原因进行掌握，明确技术故障的具体情况，以此来提高维护工作的整体质量和水平。

3.2对天线和馈管的维护

在针对天线开展维护工作中，维护人员需要借助于专业设备和检测仪器，测试天线设备各方面的情况，及时发现问题，进行处理和修复，并做好相关信息记录工作。在实际检测工作中，应将天线设备检测作为重点，具体会涉及到天线桅杆和天线等，针对连接点的稳定性进行适当调节，保证天线运行的稳定性。及时对天线系统开展维护，实现各类信号的高效传输。而且在天线设置时，应确保天线安全管控措施落实到位，并与具体规则相结合，做好各部件安装工作，保障天线系统运行的稳定性。馈管管理工作中，由于传统管理方式存在维护检测关键点不明确的问题，具体维护效果并不理想。在实际馈管维护过程中，漏水和连接质量等问题较为常见，这就要求维护人员要加大检测力度，重点检查发射机和馈管接口等区域的问题，并对管口两端进行检查，保证管口密封性达到标准要求。一旦发现有问题的管体，则要及时更换，避免存在其他因素对系统的正常使用带来不利影响，最大限度消除干扰因素。同时还要对馈管和变阻器连接区域接口处的状况进行检查，保证接口连接的牢固性，并对小型零件进行检查，及时发现一些螺丝等零件松动的情况，并采取措施进行紧固。

结束语

综上所述，与天然材料相比，快速发展的超构材料概念已充分展示其优异的特性。超构表面具有易于制造、易于组装、易于表征和成本低等优点。因此，在超天线创新中得到了越来越广泛的应用。超天线成功地弥补了超构材料物理概念与工程设计之间的鸿沟。

参考文献

[1]朱熙园.基于整形技术的平台天线一体化低散射分析与研究[D].电子科技大学,2022.

[2]朱凯.基于液晶材料的太赫兹阵列天线技术研究[D].电子科技大学,2022.

[3]赵振华.基于天线的传感器技术及圆极化阵列天线的设计与研究[D].南京邮电大学,2021.