相控陣天線
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
相控陣天線的實(shí)例教程
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。
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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。
相控陣列天線的類型
相控陣列天線有多種形式。業(yè)界專家會(huì)根據(jù)所用的拓?fù)浜筒ㄊ尚渭夹g(shù)，對不同類型的相控陣列天線進(jìn)行分類。
相控陣列拓?fù)?一種區(qū)分相控陣列系統(tǒng)類型的方法是，根據(jù)天線單元的相對位置對其進(jìn)行分類。大多數(shù)系統(tǒng)都屬于下列其中一種拓?fù)漕愋停?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。
波束成形器的類型
無源電子掃描陣列（PESA）：無源相控陣列，是整個(gè)陣列只有一個(gè)收發(fā)器的天線。這是最常見的相控陣列配置類型。
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。
展開 一方面，其與艦載、機(jī)載等平臺(tái)不同，星載有源相控陣天線在運(yùn)載、入軌、運(yùn)行以至返回地面等期間要經(jīng)受各種特殊、嚴(yán)格的空間環(huán)境考驗(yàn)，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(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性等方向發(fā)展的同時(shí)，相控陣天線的高度集成使天線內(nèi)部的熱流密度不斷增
加
．
據(jù)美國海軍預(yù)計(jì)，作為有源相控陣雷達(dá)天線關(guān)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(lǐng)域的冷卻技術(shù)卻遠(yuǎn)未達(dá)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(tǒng)(thermal management system，TMS)的設(shè)計(jì)及相關(guān)熱控技術(shù)的發(fā)展提出了新的要求和更高的挑戰(zhàn)．
從美國國家航空和航天局于1978年6月成功發(fā)射世界上第一顆裝載有源相控陣天線的海洋衛(wèi)星SEASAT-1至
今
，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，國內(nèi)外有源相控陣天線熱控技術(shù)總體上可以分為四個(gè)層次：第一代結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱技術(shù)，第二代熱管和相變儲(chǔ)能技術(shù)，第三代流體回路技術(shù)，第四代微流道、射流冷卻技術(shù)．
在新一代熱控技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)，由于一些具有獨(dú)特物性的材料的研發(fā)以及裝備制造技術(shù)的提升，第一代的結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱技術(shù)和第二代的熱管與相變儲(chǔ)能技術(shù)也隨之呈現(xiàn)出新的面貌．
展開 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)及信號處理技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，相控陣理論也得到了長足的發(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(jìn)行一定的改變，以便應(yīng)對不同的需求。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，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
接下來打開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。
展開 來源：科學(xué)與技術(shù) 作者：蔣瑞 高天一
關(guān)鍵字：相控陣雷達(dá) 天線冷板 散熱仿真
本文根據(jù)某機(jī)載相控陣雷達(dá)天線艙內(nèi)的空間布局，對天線冷板進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并運(yùn)用有限元體積法的Icepak軟件對三維模型進(jìn)行散熱效能仿真，對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證了冷板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足了相控陣雷達(dá)天線陣面發(fā)熱插件通風(fēng)散熱要求。
1 某機(jī)載雷達(dá)相控陣的構(gòu)成
機(jī)載相控陣雷達(dá)主要由T/R組件、波控網(wǎng)絡(luò)、天線振子、電源、天線陣面、饋電網(wǎng)絡(luò)等部分組成。其中T/R組件是整個(gè)天線的核心以及發(fā)熱集中區(qū)域，因此如何將T/R組件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量散發(fā)至外部環(huán)境成為熱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵與難點(diǎn)。
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(jìn)行散熱分析時(shí)，主要關(guān)注的是T/R組件基板上高功率芯片的發(fā)熱量以及冷板散熱能力，其他細(xì)小零件對整體模塊的散熱的影響不大進(jìn)行了省略處理；對冷卻流體工質(zhì)聯(lián)接導(dǎo)管、冷卻工質(zhì)進(jìn)出口、T/R組件等直接或間接影響散熱能力的部件進(jìn)行模型簡化分析。
根據(jù)天線陣面冷卻系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：環(huán)境溫度：50℃；流體介質(zhì)：65#防凍液；流體溫度：35℃，可以得到天線陣面熱邊界參數(shù)如表1：
表1 天線陣面熱設(shè)計(jì)邊界條件
表中T/R組件進(jìn)出口溫差為串聯(lián)支路的溫差，其余皆為單個(gè)。
根據(jù)天線艙內(nèi)的空間布局，以及上表中的熱邊界條件，對冷板進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并建立ICEPAK模型如圖1所示。
圖1 雷達(dá)陣面熱仿真模型布置圖
2.2 熱仿真結(jié)果分析
對模型進(jìn)行三維散熱效能仿真建模，其仿真條件：介質(zhì)為65#防凍液，介質(zhì)溫度=35℃，環(huán)境溫度=55℃，總功耗為15KW，系統(tǒng)總流量為2.048m3/h。
展開 
相控陣天線的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
相控陣天線的最新內(nèi)容
在工業(yè)無損檢測（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年完成對奧林巴斯檢測技術(shù)部門（原奧林巴斯科學(xué)解決方案部門）的收購，這一領(lǐng)域的技術(shù)積淀迎來了新的整合與爆發(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
基于HFSS的寬帶圓極化天線設(shè)計(jì)2個(gè)月前
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)需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)
一期一會(huì) | 什么是相控陣列天線？3個(gè)月前
相控陣列天線的優(yōu)勢和應(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創(chuàng)建具有空間選擇性的無線射頻信號源。
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
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強(qiáng)大的相控陣工具箱
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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）功能的全面無損檢測解決方案。這款便攜式設(shè)備專為提高檢測效率和準(zhǔn)確性而設(shè)計(jì)，適用于各種復(fù)雜材料的缺陷識(shí)別
主題二：《CST 相控陣天線仿真方案》 30分鐘
內(nèi)容簡介：展示CST在衛(wèi)星通訊相控陣天線的設(shè)計(jì)流程，主要包含：在Array Task中設(shè)置用于圓極化的子陣（sub array）、子陣的仿真分析以及全陣模型的仿真和分析。
主題三：《CST陣列天線仿真培訓(xùn)》60分鐘
內(nèi)容簡介：實(shí)操演示CST仿真相控陣天線的全流程。
從簡單的線偶極子天線到多輸入多輸出（MIMO）相控陣，所有天線都做著相同的工作——發(fā)送和接收電磁信號。為了做到這一點(diǎn)，電信號被轉(zhuǎn)換為可傳播的電磁波，然后，信息以特定波長被發(fā)送至空中，由另一個(gè)天線在預(yù)期目的地接收和解壓縮。
喇叭天線示例
天線發(fā)送的信號穿透空間，使我們能夠以光速進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。
典型應(yīng)用
天線設(shè)計(jì)：
基于其獨(dú)特的高頻算法， FEKO廣泛應(yīng)用于包括線天線、面天線、喇叭天線、反射面天線、相控陣天線、微帶天線等各種天線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，計(jì)算和優(yōu)化各種關(guān)心的天線性能參數(shù)。
作品名稱：基于HFSS的相控陣天線仿真模型的降階復(fù)用方法
作品類型：文本
作者及單位：張旭 | 安似科技（上海）有限公司
作品簡介：SPDM（Simulation Process and Data Management）在數(shù)字化轉(zhuǎn)型和數(shù)字孿生中的關(guān)鍵作用，而降階模型（ROM）則是SPDM領(lǐng)域中進(jìn)行仿真數(shù)據(jù)管理的常用技術(shù)，可以減少高維度仿真模型的計(jì)算復(fù)雜性，同時(shí)保持準(zhǔn)確性
此外，CST支持導(dǎo)入.TSV格式文件進(jìn)行天線陣列自定義排布：
3）在Array視圖中，CST支持將任意天線單元設(shè)置為Active（有模型，有激勵(lì)）、Passive（有模型、無激勵(lì)）、Empty（無模型、無激勵(lì)）：
4）在Array視圖中，設(shè)置相控陣天線激勵(lì)模式，CST支持Uniform（一致分布）、Binomial（二項(xiàng)式分布）、Cosine（余弦分布）、Chebyshev（切比雪夫分布
