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相控陣

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創(chuàng)建者：老干部 創(chuàng)建時(shí)間：2020-03-24

相控陣的視頻教程

ANSYS 2020 R1高頻新功能介紹與使用演示
ANSYS 2020 R1高頻新功能介紹與使用演示

適用人群：雷達(dá)微波、相控陣、5G相關(guān)從業(yè)人員 Ansys 2020 R1高頻新功能介紹與使用演示【已結(jié)束】? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?直播時(shí)間：2020-03-04 16:00 周期性相控陣的快速建模和模擬對(duì)于HFSS來(lái)說(shuō)，早已經(jīng)不是難事，但對(duì)于非規(guī)則的陣列呢？單元類(lèi)型多樣的陣列呢？

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相控陣圖1

相控陣的實(shí)例教程

更復(fù)雜的相控陣列天線，能夠以略微不同的頻率在不同方向控制多個(gè)波束。 旁瓣 旁瓣是輻射方向圖中除主波束之外的任意局部最大值。它們會(huì)消耗能量，并且造成干擾。陣列設(shè)計(jì)旨在最大限度地減小旁瓣的幅度。 相控陣列天線的類(lèi)型 相控陣列天線有多種形式。業(yè)界專(zhuān)家會(huì)根據(jù)所用的拓?fù)浜筒ㄊ尚渭夹g(shù)，對(duì)不同類(lèi)型的相控陣列天線進(jìn)行分類(lèi)。 相控陣列拓?fù)?一種區(qū)分相控陣列系統(tǒng)類(lèi)型的方法是，根據(jù)天線單元的相對(duì)位置對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。大多數(shù)系統(tǒng)都屬于下列其中一種拓?fù)漕?lèi)型： 線（1D）陣列：天線單元沿水平線排列，以更改波束的方位角；或沿垂直線排列，以控制俯仰角。 平面（2D）陣列：天線單元排列在平面（平面結(jié)構(gòu)）上，可以控制俯仰角和方位角，以覆蓋天線上方的整個(gè)空間。 3D陣列：天線單元呈立體排列，能夠在任何方向上控制一個(gè)或多個(gè)波束。 波束成形器的類(lèi)型 無(wú)源電子掃描陣列（PESA）：無(wú)源相控陣列，是整個(gè)陣列只有一個(gè)收發(fā)器的天線。這是最常見(jiàn)的相控陣列配置類(lèi)型。 有源電子掃描陣列（AESA）：在有源相控陣列天線中，每個(gè)天線單元或單元子集都有一個(gè)模擬收發(fā)器模塊，用于在每個(gè)單元中產(chǎn)生相移。這種更先進(jìn)的方法通常用于軍事應(yīng)用。 數(shù)字波束成形（DBF）相控陣列：DBF陣列天線使用數(shù)字收發(fā)器模塊來(lái)改變每個(gè)天線單元中的相位和振幅。它還可以產(chǎn)生多個(gè)波束，并使用FPGA芯片或陣列計(jì)算機(jī)，以數(shù)字方式形成天線輻射模式。此外，數(shù)字波束成形陣列還可以在輻射方向上形成零點(diǎn)（null），用于故意最大限度地降低接收靈敏度，減少已知方向上的相互干擾。 混合波束成形相控陣列：AESA和DBF方法可以結(jié)合使用，以形成混合波束成形相控陣列。這種方法包括子陣列。每個(gè)子陣列都使用一個(gè)模擬收發(fā)器，而且子陣列中的每個(gè)單元都有自己的數(shù)字收發(fā)器。這種方法，可以創(chuàng)建同步波束集群。
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5G與相控陣 5G時(shí)代應(yīng)用將極大豐富，5G網(wǎng)絡(luò)需要適應(yīng)大帶寬、高可靠低時(shí)延、大連接等場(chǎng)景，這就要求5G天線具備支持更多通道，靈活實(shí)時(shí)的波束調(diào)節(jié)，并支持高頻段通信的能力，其關(guān)鍵的演進(jìn)方向即為大規(guī)模MIMO有源天線。大規(guī)模MIMO相較于傳統(tǒng)MIMO能夠有效提升性能的核心就是基于相控陣技術(shù)。 所謂相控陣，是指通過(guò)控制陣列天線中輻射單元饋電相位來(lái)改變方向圖波束指向的一類(lèi)陣列天線。 相控陣的主要目的是實(shí)現(xiàn)陣列波束的空間掃描，即所謂電掃描。相控陣早期主要應(yīng)用于軍事方面——相控陣雷達(dá)。由于相控陣雷達(dá)掃描速度快，多任務(wù)能力強(qiáng)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用到軍事雷達(dá)領(lǐng)域中，并成為軍事實(shí)力的標(biāo)志之一。另外，相控陣技術(shù)同時(shí)也在氣象預(yù)測(cè)等民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
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在工業(yè)無(wú)損檢測(cè)（NDT）的宏大版圖中，如何在不破壞材料結(jié)構(gòu)的前提下，精準(zhǔn)洞察內(nèi)部微觀缺陷，始終是保障高端裝備制造安全的核心命題，隨著Wabtec于2025年完成對(duì)奧林巴斯檢測(cè)技術(shù)部門(mén)（原奧林巴斯科學(xué)解決方案部門(mén)）的收購(gòu)，這一領(lǐng)域的技術(shù)積淀迎來(lái)了新的整合與爆發(fā)，超聲相控陣技術(shù)，憑借超越傳統(tǒng)光學(xué)的“透視”能力，正從單一的檢測(cè)手段演變?yōu)楸Ｕ详P(guān)鍵資產(chǎn)完整性的數(shù)字化智能防線。 Wabtec原奧林巴斯：https://www.wabtecims.com.cn/ Wabtec原奧林巴斯超聲相控陣無(wú)損檢測(cè)解決方案：https://www.wabtecims.com.cn/zh/phasedarray/ 聲學(xué)的智慧：從惠更斯原理到電子聚焦 超聲相控陣技術(shù)的本質(zhì)，是一場(chǎng)從“機(jī)械掃描”到“電子掃描”的跨越，不同于傳統(tǒng)超聲檢測(cè)依賴(lài)單晶片探頭進(jìn)行物理移動(dòng)，相控陣技術(shù)基于惠更斯原理，通過(guò)探頭內(nèi)部排列的多個(gè)獨(dú)立壓電晶片（陣元），利用精密的電子系統(tǒng)控制每個(gè)陣元的激發(fā)時(shí)序。 這種多晶片協(xié)同工作的機(jī)制，賦予了聲波前所未有的靈活性，系統(tǒng)可以通過(guò)精確的延時(shí)法則，實(shí)現(xiàn)聲束的電子偏轉(zhuǎn)、聚焦和掃查，這意味著，檢測(cè)人員無(wú)需頻繁更換探頭或進(jìn)行復(fù)雜的機(jī)械移動(dòng)，僅憑電子控制即可生成扇形掃描（S-Scan）圖像，這種能力不僅極大地提升了對(duì)復(fù)雜幾何形狀工件（如渦輪葉片、異形焊縫）的覆蓋效率，更通過(guò)電子聚焦功能，在特定深度優(yōu)化了聲束能量，顯著提高了信噪比和缺陷定量的精度。 算法的進(jìn)化：TFM與PCI的雙重加持 如果說(shuō)硬件是相控陣技術(shù)的骨骼，那么成像算法則是靈魂，隨著奧林巴斯等領(lǐng)軍企業(yè)的持續(xù)研發(fā)，成像技術(shù)已從基礎(chǔ)的相控陣（PA）演進(jìn)至全聚焦方式（TFM）和相位相干成像（PCI）。
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step3:依據(jù)天線口徑以及基板材料等參數(shù)，完成介質(zhì)基板建模，最終完成微帶相控陣天線自動(dòng)建模。 總結(jié) 本文介紹了一種微帶相控陣天線自適應(yīng)建模方法，其依據(jù)天線口徑/貼片與饋線的結(jié)構(gòu)參數(shù)/波束掃描角范圍，可實(shí)現(xiàn)微帶相控陣天線的自適應(yīng)建模，相較于原模塊，建模效率更高，操作更加便捷。 關(guān)注公眾號(hào)“電磁CAEer”了解更多有關(guān)FEKO/HFSS/CST使用技巧。
前言 在上世紀(jì)三十年代，相控陣技術(shù)就已經(jīng)出現(xiàn)在軍事領(lǐng)域的雷達(dá)應(yīng)用中。近年來(lái)隨著模擬微波/毫米波集成電路（MMIC）技術(shù)、數(shù)字波束形成技術(shù)、計(jì)算機(jī)及信號(hào)處理技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，相控陣理論也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，結(jié)合相控陣理論的天線技術(shù)也成為天線領(lǐng)域里的一個(gè)熱門(mén)話題。相控陣雷達(dá)成為近幾年快速發(fā)展的一種新型雷達(dá)，主要的優(yōu)點(diǎn)在于其搜索跟蹤目標(biāo)時(shí)，陣列天線是固定的，只要改變天線陣元間的相位差，即可達(dá)到使天線方向圖進(jìn)行無(wú)慣性掃描的目的，避免了使陣列天線做機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的一系列問(wèn)題。并且通過(guò)改變天線陣元饋電幅度的 大小，也可以使天線陣方向圖的形狀進(jìn)行一定的改變，以便應(yīng)對(duì)不同的需求。目前，相控陣雷達(dá)已經(jīng)成為一個(gè)具有多目標(biāo)搜索跟蹤、高自適應(yīng)能力的先進(jìn)檢測(cè)系統(tǒng)。 當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種三維電磁軟件的發(fā)展，為天線設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的輔助，目前使用較多的有FEKO，HFSS，CST等軟件，本文采用CST設(shè)計(jì)一款相控陣天線，實(shí)現(xiàn)波束掃描，相對(duì)于傳統(tǒng)方法，大大節(jié)省計(jì)算資源和時(shí)間。 1． 單元設(shè)計(jì) 這里方便起見(jiàn)，采用背饋的微帶天線，模型如下 本文設(shè)計(jì)在73.5GHZ左右，經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化仿真，得到回?fù)軗p耗如下圖 上圖可知，-10db帶寬為71GHz---76.5GHz 天線單元的增益比較重要，太小的話會(huì)影響天線陣列的性能，根據(jù)相關(guān)理論，天線單元沒(méi)翻倍，增益將增加3dB左右，當(dāng)然這是在理想情況下，也就是耦合很小情況。 上圖可知，微帶單元的最大輻射方向垂直于貼片，最大增益為7.64dB，符合常規(guī)要求。 二.陣列快速建立 接下來(lái)打開(kāi)CST陣列快速建模功能如下如，這里采用橢圓形，單元個(gè)數(shù)在x方向?yàn)?0個(gè)，y方向?yàn)?0個(gè)。間隔3mm。 為了有效減低副瓣，采用泰勒綜合功能 上圖可知，在周邊幅度盡量小，中心大，這樣可以有效得到低副瓣。
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相控陣圖2

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相控陣的最新內(nèi)容

OmniScan X3系列 OmniScan X3系列的每一款探傷儀都是一個(gè)功能齊備的相控陣工具箱，憑借創(chuàng)新的全聚焦方式（TFM）和高級(jí)相控陣（PA）功能，該系列儀器能夠幫助您充滿(mǎn)信心地識(shí)別缺陷，強(qiáng)大的軟件功能和便捷的工作流程設(shè)計(jì)，將有效提高您的檢測(cè)效率。
算法的進(jìn)化：TFM與PCI的雙重加持 如果說(shuō)硬件是相控陣技術(shù)的骨骼，那么成像算法則是靈魂，隨著奧林巴斯等領(lǐng)軍企業(yè)的持續(xù)研發(fā)，成像技術(shù)已從基礎(chǔ)的相控陣（PA）演進(jìn)至全聚焦方式（TFM）和相位相干成像（PCI）。
總結(jié) 本文設(shè)計(jì)了一款基于耦合雙層的圓極化天線，在3.4-3.8GHz范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的圓極化特性，增益大于8dBic，方向圖穩(wěn)定，下一步可應(yīng)用到導(dǎo)航或者陣列相控陣天線中。 最后，有相關(guān)需求歡迎通過(guò)公眾號(hào)“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)
相控陣列天線的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用 設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)和傳感器的工程師，使用相控陣列天線來(lái)創(chuàng)建具有空間選擇性的無(wú)線射頻信號(hào)源。
通過(guò)這類(lèi)仿真，我們獲得了一個(gè)比較清晰的認(rèn)知： 平面近場(chǎng)：適用于高增益天線及相控陣設(shè)計(jì)，推薦角域在±30~50度內(nèi)，關(guān)注采樣密度與掃描區(qū)域匹配。 柱面近場(chǎng)：適合線陣類(lèi)或?qū)挷ㄊ刃翁炀€，反演范圍更廣，精度更穩(wěn)定。 球面近場(chǎng)：適用于全向或復(fù)雜形態(tài)天線，能提供全角域反演。
Fluent?、 Ansys HFSS?、 Ansys Electronics Desktop (AEDT)?、 Ansys Scade One?、 Ansys Speos?、 Ansys Maxwell?、 Ansys optiSLang?、以及Ansys Lumerical產(chǎn)品中均可使用，工程師只需一鍵點(diǎn)擊，即可獲取工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)支持 HFSS可將輻射方向圖結(jié)果的計(jì)算速度提高17倍，并實(shí)現(xiàn)更精確的相控陣列天線波束控制仿真
焦平面陣列（Focal Plane Array，F(xiàn)PA）是一種不同于光學(xué)相控陣（Optical Phased Array，OPA）的全固態(tài)光束掃描技術(shù)。
論文作者：劉金澤，王斌斌，宮言，王建國(guó)，黎永前 焦平面陣列（Focal Plane Array，F(xiàn)PA）是一種不同于光學(xué)相控陣（Optical Phased Array，OPA）的全固態(tài)光束掃描技術(shù)。
<div contenteditable="false" width="100%"> 強(qiáng)大的相控陣工具箱 </div><div contenteditable="false" width="100%"> OmniScan X3系列探傷儀是一款集成了先進(jìn)全聚焦方式（TFM）和好用相控陣（PA）功能的全面無(wú)損檢測(cè)解決方案。
關(guān)鍵字：微帶天線，陣列，低副瓣，相控陣 HFSS CST 天線設(shè)計(jì) 天線串饋模型如圖所示： 圖1 天線模型示意圖 首先選擇合適的基板材料，選擇介質(zhì)基板材料是通常從以下幾個(gè)方面考慮： 1.選擇合適的相對(duì)介電常數(shù)。 微帶天線的尺寸受介電常數(shù)影響很大，相對(duì)介電常數(shù)越大，微帶天線的尺寸就越小，且天線的帶寬也會(huì)降低，對(duì)制造公差要求較高。