相控陣天線建模的案例
自適應微帶相控陣天線建模模塊
其中主程序完成天線結構參數化，并通過幅相分布函數和接口函數庫的調用實現相控陣天線的建模；幅相分布函數為依據不同的波束掃描角，完成陣元饋電幅相分布的計算，其中幅度計算依據taylor分布，第（m，n）單元的相位計算依據平面陣列的綜合公式如下（ps:theta為俯仰角，phi為方位角）；接口函數庫實現了matlab與FEKO之間的對接。
操作流程
step1:天線結構參數輸入，并運行程序，生成建模腳本.lua。
step2:在CADfeko中的腳本編輯器script editor中打開建模腳本，并運行腳本，完成貼片/饋線/多求解項等的建模。
step3:依據天線口徑以及基板材料等參數，完成介質基板建模，最終完成微帶相控陣天線自動建模。
總結
本文介紹了一種微帶相控陣天線自適應建模方法，其依據天線口徑/貼片與饋線的結構參數/波束掃描角范圍，可實現微帶相控陣天線的自適應建模，相較于原模塊，建模效率更高，操作更加便捷。
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展開 綜述 \\ 星載有源相控陣天線熱控技術研究進展
一方面，其與艦載、機載等平臺不同，星載有源相控陣天線在運載、入軌、運行以至返回地面等期間要經受各種特殊、嚴格的空間環境考驗，例如真空、微重力、太陽輻射
等
；另一方面，在有源相控陣天線向著高功率、高集成、強環境適應性等方向發展的同時，相控陣天線的高度集成使天線內部的熱流密度不斷增
加
．
據美國海軍預計，作為有源相控陣雷達天線關鍵部件的T/R組件，其熱流密度將突破1 kW/c
m2
，而目前我國在該領域的冷卻技術卻遠未達到這一要
求
．以上問題對可靠、合理、高效的星載有源相控陣熱管理系統(thermal management system，TMS)的設計及相關熱控技術的發展提出了新的要求和更高的挑戰．
從美國國家航空和航天局于1978年6月成功發射世界上第一顆裝載有源相控陣天線的海洋衛星SEASAT-1至
今
，經過數十年的發展，國內外有源相控陣天線熱控技術總體上可以分為四個層次：第一代結構導熱技術，第二代熱管和相變儲能技術，第三代流體回路技術，第四代微流道、射流冷卻技術．
在新一代熱控技術不斷發展的同時，由于一些具有獨特物性的材料的研發以及裝備制造技術的提升，第一代的結構導熱技術和第二代的熱管與相變儲能技術也隨之呈現出新的面貌．
展開 一期一會 | 什么是相控陣列天線？
工程師使用仿真工具來設計、驗證和優化天線陣列、天線單元和波束成形組件。他們還可以對天線與整個系統的交互方式進行仿真。
全面、易用且準確的高頻電磁學有限元工具，如Ansys HFSS高頻電磁仿真軟件，適用于相控陣列天線的幾乎所有電磁相關環節。憑借強大的網格劃分、并行求解器和專為陣列創建的工作流程，該軟件堪稱組件和系統級建模的黃金標準。HFSS軟件可對從單個波導到整個裝配體的信號傳播等所有方面進行仿真，并在硬件可用之前就對天線進行建模。
Ansys Perceive EM射頻信道和雷達特征仿真軟件等應用中采用的彈跳射線法，使用戶能夠對其天線在遠距離和障礙物周圍（如倉庫中的貨架或城市中的建筑物等）的性能進行建模，從而將仿真提升到一個新的水平。在設計天線系統時，負責評估其本地安裝影響的團隊，會使用HFSS軟件中的彈跳射線法（SBR）功能來分析天線與發射塔、建筑物或車輛的自耦合效應。工程師還可以利用系統級工具，如Ansys RF信道建模器高保真度無線信道建模軟件，借助仿真來對其天線設計在網絡中的工作方式進行建模。
設計團隊在理解并優化電磁特性后，需要了解相控陣列系統的熱和結構響應。他們可以使用諸如Ansys Mechanical結構有限元分析（FEA）軟件或Ansys Icepak電子冷卻仿真軟件等工具，這些工具可與高頻電磁求解器連接。如果天線安裝在車輛或飛機上，他們可能需要使用CFD工具，如Ansys Fluent流體仿真軟件，來了解和設計高速空氣動力載荷。
展開 基于CST相控陣天線快速設計方法
前言
在上世紀三十年代，相控陣技術就已經出現在軍事領域的雷達應用中。近年來隨著模擬微波/毫米波集成電路（MMIC）技術、數字波束形成技術、計算機及信號處理技術突飛猛進的發展，相控陣理論也得到了長足的發展，結合相控陣理論的天線技術也成為天線領域里的一個熱門話題。相控陣雷達成為近幾年快速發展的一種新型雷達，主要的優點在于其搜索跟蹤目標時，陣列天線是固定的，只要改變天線陣元間的相位差，即可達到使天線方向圖進行無慣性掃描的目的，避免了使陣列天線做機械轉動時的一系列問題。并且通過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行一定的改變，以便應對不同的需求。目前，相控陣雷達已經成為一個具有多目標搜索跟蹤、高自適應能力的先進檢測系統。
當前計算機技術和各種三維電磁軟件的發展，為天線設計提供了強大的輔助，目前使用較多的有FEKO，HFSS，CST等軟件，本文采用CST設計一款相控陣天線，實現波束掃描，相對于傳統方法，大大節省計算資源和時間。
1． 單元設計
這里方便起見，采用背饋的微帶天線，模型如下
本文設計在73.5GHZ左右，經過不斷優化仿真，得到回撥損耗如下圖
上圖可知，-10db帶寬為71GHz---76.5GHz
天線單元的增益比較重要，太小的話會影響天線陣列的性能，根據相關理論，天線單元沒翻倍，增益將增加3dB左右，當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，符合常規要求。
二.陣列快速建立
接下來打開CST陣列快速建模功能如下如，這里采用橢圓形，單元個數在x方向為30個，y方向為20個。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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某有源相控陣天線冷板散熱仿真分析
來源：科學與技術 作者：蔣瑞 高天一
關鍵字：相控陣雷達 天線冷板 散熱仿真
本文根據某機載相控陣雷達天線艙內的空間布局，對天線冷板進行了結構設計，并運用有限元體積法的Icepak軟件對三維模型進行散熱效能仿真，對仿真結果進行分析，驗證了冷板的結構設計滿足了相控陣雷達天線陣面發熱插件通風散熱要求。
1 某機載雷達相控陣的構成
機載相控陣雷達主要由T/R組件、波控網絡、天線振子、電源、天線陣面、饋電網絡等部分組成。其中T/R組件是整個天線的核心以及發熱集中區域，因此如何將T/R組件工作時產生的熱量散發至外部環境成為熱設計的關鍵與難點。
2 天線陣面熱仿真
2.1 天線陣面模型建立及簡化
對于本模型，在進行散熱分析時，主要關注的是T/R組件基板上高功率芯片的發熱量以及冷板散熱能力，其他細小零件對整體模塊的散熱的影響不大進行了省略處理；對冷卻流體工質聯接導管、冷卻工質進出口、T/R組件等直接或間接影響散熱能力的部件進行模型簡化分析。
根據天線陣面冷卻系統技術參數：環境溫度：50℃；流體介質：65#防凍液；流體溫度：35℃，可以得到天線陣面熱邊界參數如表1：
表1 天線陣面熱設計邊界條件
表中T/R組件進出口溫差為串聯支路的溫差，其余皆為單個。
根據天線艙內的空間布局，以及上表中的熱邊界條件，對冷板進行了結構設計并建立ICEPAK模型如圖1所示。
圖1 雷達陣面熱仿真模型布置圖
2.2 熱仿真結果分析
對模型進行三維散熱效能仿真建模，其仿真條件：介質為65#防凍液，介質溫度=35℃，環境溫度=55℃，總功耗為15KW，系統總流量為2.048m3/h。
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