CN112325787A - 一种可测量形变的天线结构设计 - Google Patents

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CN112325787A CN202011201570.9A CN202011201570A CN112325787A CN 112325787 A CN112325787 A CN 112325787A CN 202011201570 A CN202011201570 A CN 202011201570A CN 112325787 A CN112325787 A CN 112325787A
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戴苏亚
顾叶青
程春红
王涛
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种可测量形变的天线结构设计，在反射面板的正面排布传感器网络，嵌入预留的安装槽，不影响反射板表面的设备安装，随反射面板的形变产生应变数据，采用重构算法推算天线反射面的实时形貌，采用超薄的光纤传感器，仅需在面板上开1.2mm槽，避免了阵面轻薄化带来的刚度损失和结构干涉受压，解决了裸光栅胶接可靠性差和集成式传感器螺接尺寸大的问题，采用串联不同于电阻应变片的并联，电缆减少90％以上，稳定性和抗干扰能力强，避免了电磁干扰问题。

Description

一种可测量形变的天线结构设计
技术领域
本发明属于微波技术领域，具体涉及一种天线结构重构技术。
背景技术
相控阵天线作为雷达的核心，直接决定了雷达探测能力的强弱。随着天线技术的不断进步和作战需求提升，相控阵天线正逐渐向大口径、轻薄化方向发展，给相控阵雷达的服役保障带来巨大问题。
相控阵天线包含成百上千个天线单元，通过改变每个天线单元的相位，实现波束扫描，电性能与阵元位置精度和反射面精度高耦合。轻薄化会导致天线刚度不够，在环境载荷如振动、冲击、自重、太阳辐照、雨雪、风载等因素的影响下，阵面结构会产生较大应变。口径越大，结构应变累积造成的阵元位移偏差越严重，影响天线的指向精度、增益、副瓣等性能指标，恶化雷达探测能力。
未来，先进的相控阵雷达天线结构，必须放弃以“抗”和“防”为主的传统刚度设计方法，采用主动控制技术，实现相控阵雷达对结构形变的感知与补偿，满足各项作战需求。但是，传统的光学测量无法将传感器与阵面高度集成，也无法实现实时测量。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种可测量形变的天线结构设计，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
在反射面板的正面安装天线单元，背面安装T/R组件，天线单元和T/R组件多级盲插互联。
在反射面板的正面排布传感器网络，随反射面板的形变产生应变数据，由光纤解调仪读取应变数据，采用重构算法，根据应变数据重构天线反射面的实时形貌。
采用数个纵横排布的光纤传感器，由通信光纤串联，形成传感器网络，末端连接光连接器作为信号接口；每个光纤传感器随测量点应力变化产生波长偏移，经通信光纤和光连接器，反馈至光纤解调仪。
光纤传感器嵌入反射面板预留的传感器安装槽，采用激光点焊的方式焊接于安装槽，表面涂覆防护层，铺设入防护层填胶槽，与端面齐平，不影响反射板表面的设备安装。
通信光纤嵌入反射面板预留的光纤走线槽，采用环氧胶点胶的方式胶接于走线槽，与端面齐平，不影响反射板表面的设备安装。
本发明针对现有光学测量无法将传感器与阵面高度集成、无法实现实时测量的缺陷，在实现原有天线结构的电子设备互联功能、冷却散热功能的基础上，增加阵面形变的感知功能,实时重构反射面形貌；通过集成在反射面板上的传感器准确、实时、便捷地测量反射面的结构应变，利用有限的应变信息，重构全阵面的位移场，避免了雷达天线阵面轻薄化带来的刚度损失问题；在结构上不影响原有天线单元、T/R组件等设备的安装，在反射面板上集成了若干光纤传感器串联形成的形变测量传感器网络，准确地测量反射面板上的应变数据；集成度高、连接可靠、测量精度高、环境适应性强、数据采集便捷、实时性高，解决了裸光栅胶接可靠性差、集成式传感器螺接尺寸大的缺点；采用超薄的光纤传感器，仅需在面板上开1.2mm槽，在不影响天线阵面刚强度的情况下，将传感器埋设在面板中，避免了表贴传感器造成的结构干涉、光纤局部受压问题；采用串联方式将有限的测点构成传感器网络，不同于电阻应变片的并联接线，互联电缆减少90％以上，同时光缆通讯稳定性和高抗干扰能力强，避免了电缆在雷达这种复杂电磁环境中的屏蔽问题。
附图说明
图1是反射面板俯视图，图2是反射面板侧视图，图3是光纤传感器安装侧视图，图4是通信光纤安装侧视图，图5是天线结构侧视图。
附图标记：1-反射面板，2-光纤传感器，3-通信光纤，4-光连接器，5-防护层，6.环氧胶，7-天线单元，8-T/R组件，11-传感器安装槽，12-防护层填胶槽，13-光纤走线槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做具体的说明。
如图4所示，通信光纤3嵌入反射面板1预留的光纤走线槽13，采用环氧胶6点胶的方式胶接于走线槽，与端面齐平，不影响反射板表面的设备安装。
如图3所示，光纤传感器2嵌入反射面板1预留的1.2mm深的传感器安装槽11，采用激光点焊的方式焊接于安装槽，表面涂覆防护层5，铺设入防护层填胶槽12，与端面齐平，不影响反射板表面的设备安装。
如图2所示，光纤传感器2由通信光纤3串联，采用数个纵横排布，形成传感器网络，排布在反射面板1的正面，如图所示，末端连接光连接器4作为信号接口，每个光纤传感,2随自身位置变化产生应变数据，经通信光纤3和光连接器4，发送至光纤解调仪，采用重构算法，根据应变数据推算反射面板的实时形貌。
如图5所示，在反射面板的正面安装天线单元7，背面安装T/R组件8，天线单元和T/R组件多级盲插互联。
上述作为本发明的实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可测量形变的天线结构设计，在反射面板的正面安装天线单元，背面安装T/R组件，天线单元和T/R组件多级盲插互联，其特征在于，包括：在反射面板的正面排布传感器网络，随反射面板的形变产生应变数据，由光纤解调仪读取应变数据，采用重构算法，根据应变数据重构天线反射面的实时形貌。
2.根据权利要求1所述的可测量形变的天线结构设计，其特征在于，所述排布传感器网络，包括：采用数个纵横排布的光纤传感器，由通信光纤串联，形成传感器网络，末端连接光连接器作为信号接口；每个光纤传感器随测量点应力变化产生波长偏移，经通信光纤和光连接器，反馈至光纤解调仪。
3.根据权利要求2所述的可测量形变的天线结构设计，其特征在于，所述光纤传感器，包括：嵌入反射面板预留的传感器安装槽，采用激光点焊的方式焊接于安装槽，表面涂覆防护层，铺设入防护层填胶槽，与端面齐平。
4.根据权利要求2所述的可测量形变的天线结构设计，其特征在于，所述通信光纤，包括：嵌入反射面板预留的光纤走线槽，采用环氧胶点胶的方式胶接于走线槽，与端面齐平。
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