超短波测向天线阵的有限元分析
精品课件-通信对抗原理(冯小平)-第3章
第3章 通信信号的测向与定位
图3.2-3单极子天线的结构和辐射方向图
第3章 通信信号的测向与定位
3. 环形天线有与偶极子天线类似的辐射特性，其形状可以是圆 环，也可以是任意形状的环。图3.2-4是环形天线的结构和辐射 方向图。 图3.2-4是环形天线垂直放置的情况。其俯仰方向为全向， 即360°，水平方向的3dB波束宽度为两个90°。环形天线有效面 积Ae≈0.63λ2/4π
第3章 通信信号的测向与定位
3.1 3.1.1
通信测向系统包括测向天线、接收机、处理器、控制器和显 示器等设备。其基本组成如图3.1-1
测向天线接收空间的电磁信号，在少数情况下，测向天线由 单个天线构成。在大多数情况下，测向天线由在空间按照一定规 律排列的多个天线阵元构成，根据不同的测向方法，这些天线阵
测向接收机的主要功能是对天线系统送来的信号进行选择和 放大，为随后的测向处理提供幅度特性和相位特性合适的中频信 号。根据测向方法的不同，测向接收机可以采用单信道
பைடு நூலகம்
第3章 通信信号的测向与定位
图3.1-1通信测向设备的基本组成
第3章 通信信号的测向与定位
测向处理、控制及显示单元的主要功能是对测向接收机送来 的含有方位信息的测向信号进行模/数(ADC)变换、处理和运算， 从信号中提取方位信息，并对测向结果进行存储、显示或打印输 出。它的另一功能是控制测向设备各组成部分(测向天线、接收 机、测向处理显示器、输出接口等)协调工作，例如测向天线的 阵元转换、接收机本振及信道的控制、测向工作方式的选择、测 向速度及其他工作参数的设置、测向设备的校准以及测向结果的
(5)测向反应时间。
第3章 通信信号的测向与定位
①测向和定位速度：表示测向或定位设备对目标完成一次测 向或定位所需要的时间，它包括接到命令把接收机置定到被测频 率上截获目标信号、进行处理运算以及把结果送到显示器显示出
雷达天线辐射板阵列槽加工误差原因有限元分析
Ｆ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ｙ ｉ ｆｔ ｅ Ｅｒｏ ｈ ｄ ｒＡｎ ｅ ｎ ｉ ｉ Ｅｌ ｍｅ ｔＡｎ ｌ ｓｓ ｏ ｈ ｒ ｒ ｔ ｅ Ｒａ ａ ｔ ｎ ａ ｅ Ａｒａ ｌ ｔＭａ ｕ ａ ｔ ｒｎ ｒ ｃ ｓ ｅ ｒ ｙ Ｓ ｏ ｎ ｆ ｃｕ ｉ ｇ Ｐ ｏ ｅ ｓ ｓ
随着 结 构分析 软 件 的发展 ， 出现 了 Ａ Ｓ Ｓ等 具 有 ＮＹ 代 表性 的大 型结 构分 析 有 限元 软 件 ， 这 些 软 件 应 用 把 到 雷达 天线 辐射 板 的工 艺设 计 中去 ， 将 极 大 地 提 高 必 天 线 的工 艺 设 计 水 平 。本 文 简 要论 述 了 用 Ａ Ｓ Ｓ软 ＮＹ
件 分析 影 响雷达 天线 辐 射板 阵列槽 加 工误 差 的各方 面
ｍｍ和 １ Ｔ Ｘ１８ｍｍ ｘ１ｍ 等 ， 图 １所示 。 ５ｍｌ ． ｍ ｌ 如
标。
天线辐射板的轮廓尺寸为６ ２３ ｍ ｘ ７ ． ｍ ｘ ２ ．６ｍ ６４ ４ｎ ｌ ６． ０ ｍｍ， 射 板上 分 布许 多 波导 腔 ， 导 腔 的腹 板厚 辐 波
１ｍ ｍ左 右 。每 一 波 导 腔 内则 分 布 数 个 （ ５～ｌ ） 方 ０长
形 小槽 ， 槽 的 轮 廓 尺 寸 一 般 为 １ ｍ 小 ５ ｍｍ ｘ３ ｍ ｘ１
ＺＨＯＵ ｎ． Ｎ ａ —ｕ Ｘｉ ＹＩ Ｂ ｏ ｚ
（ ａｊ ｇ Ｒ ｓ ｒｈＩｓ ｔ ｅｏ ｌ ｔ ｎｃ Ｔｃ ｎｌ ｙ Ｎ ｎ ｎ １０ ３ ｈｎ Ｎ ｎ ｎ ｅ ａｃ ｔｕ ｉ ｅ ｎ ｉ ｔ ｆＥｅ ｒ ｉ ｅｈｏｏ ， ａｊ ｇ２ ０ １ ，Ｃ ｉ ｃｏ ｓ ｇ ｉ ａ）
０ 引 言
雷达 天线 系统 是 机 载 雷 达 的分 系统 之 一 ， 雷 达 是
新型舰载超短波宽带平面天线
新型舰载超短波宽带平面天线李晓林;李韩;熊烨;陈永良;陈聪【摘要】A novel shipborne V/UHF broadband plane antenna is designed. The planar unsymmetrical dipoles are used for the antenna. The elliptical-fitting structure is adopted for upper radiator, and the exponentially graded ladder structure for lower radiator. The antenna input impedance and radiation pattern are calculated with finite differential time domain （FDTD） method. Within a bandwidth of 13.3 ： 1, the voltage standing wave ratio（VSWR） is less than 2.9, the pattern distortion factor in horizontal plane is less than 3. 8dB, and the antenna height is only 0.326λmax. The theoretical values are compared with experimental results and both fit well.%设计出一种新型舰载超短波宽带天线，该天线采用平面非对称偶极子形式，上辐射面为椭圆拟合结构，下辐射面为指数渐变梯形结构。
采用时域有限差分法（FDTD）计算了天线的输入阻抗和辐射方向图。
在13．3：1的频带内，天线的电压驻波比小于2．9，水平面方向图失真度小于3．8dB，而天线高度仅为0．326λmax．理论值与实验结果进行了比较，两者吻合较好【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2011(026)003【总页数】5页(P539-543)【关键词】宽频带;超短波;平面天线;FDTD【作者】李晓林;李韩;熊烨;陈永良;陈聪【作者单位】中国船舶重工集团公司第七二二研究所,湖北武汉430079;中国船舶重工集团公司第七二二研究所,湖北武汉430079;中国船舶重工集团公司第七二二研究所,湖北武汉430079;中国船舶重工集团公司第七二二研究所,湖北武汉430079;中国船舶重工集团公司第七二二研究所,湖北武汉430079【正文语种】中文【中图分类】TN822.21．引言舰船隐身技术的发展，催生出集成化上层结构设计新思路。
阵列天线分析与综合-1
阵列天线分析与综合前言任何无线电设备都需要用到天线。
天线的基本功能是能量转换和电磁波的定向辐射或接收。
天线的性能直接影响到无线电设备的使用。
现代无线电设备，不管是通讯、雷达、导航、微波着陆、干扰和抗干扰等系统的应用中，越来越多地采用阵列天线。
阵列天线是根据电磁波在空间相互干涉的原理，把具有相同结构、相同尺寸的某种基本天线按一定规律排列在一起组成的。
如果按直线排列，就构成直线阵；如果排列在一个平面内，就为平面阵。
平面阵又分矩形平面阵、圆形平面阵等；还可以排列在飞行体表面以形成共形阵。
在无线电系统中为了提高工作性能，如提高增益，增强方向性，往往需要天线将能量集中于一个非常狭窄的空间辐射出去。
例如精密跟踪雷达天线，要求其主瓣宽度只有1/3度；接收天体辐射的射电天文望远镜的天线，其主瓣宽度只有1/30度。
天线辐射能量的集中程度如此之高，采用单个的振子天线、喇叭天线等，甚至反射面天线或卡塞格伦天线是不能胜任的，必须采用阵列天线。
对一些雷达设备、飞机着陆系统等，其天线要求辐射能量集中程度不是很高，其主瓣宽度也只有几度，虽然采用一副天线就能完成任务，但是为了提高天线增益和辐射效率，降低副瓣电平，形成赋形波束和多波束等，往往也需要采用阵列天线。
在雷达应用中，其天线即需要有尖锐的辐射波束又希望有较宽的覆盖范围，则需要波束扫描，若采用机械扫描则反应时间较慢，必须采用电扫描，如相控扫描，因此就需要采用相控阵天线。
在多功能雷达系统中，既需要在俯仰面进行波束扫描，又需要改变相位展宽波束，还需要仅改变相位进行波束赋形，实现这些功能的天线系统只有相控阵天线才能完成。
随着各项技术的发展，天线馈电网络与单元天线进行一体化设计成为可能，高集成度的T/R组件的成本越来越低，使得在阵列天线中的越来越广泛的采用，阵列天线实现低副瓣和极低副瓣越来越容易，功能越来越强。
等等。
综上所述，采用阵列天线的原因大致有如下几点：■容易实现极窄波束，以提高天线的方向性和增益；■易于实现赋形波束和多波束；■易于实现波束的相控扫描；■易于实现低副瓣电平的方向图。
一种超短波超视距无源探测设备
站的距离 ，Ｂ是ｒ 轴方 向的夹角。 目标 船只到达某一海域后，与 目标真实位置往 元间会形成互耦，另一方面与附近金属物 与Ｙ
在 １ 刻 的状态 可 由七 刻的 状态 通过 下 往距 离甚 远 ， 因此 要求 搜 索设 备具 有 极高 也会 产 生互 耦 ，甚 至可 能在 某 些方 向形 成 时 时
利用 测 向信息 定 位依 据 的基本 原 理是 １ｋ＝ ｒ ａ｛ 七 一 ｏｋ】［ 七一Ｙ（） 细 设 计 和 实 验 验 证 ，研 制 的样 机 设 备 探 ３ ） ａｃ ｎ ［ （） ｘ （） Ｙ （） ｏＪ］ （ ｔ ｘ ／ ｊ｝ ｝
方 向角 对 应于 一 条定 位直 线 ） ，运用 交 叉 式 ，得 到下 式 ：
在 ｘ 轴 方 向 的位 置 坐标 ，孟 、 是观 测 定 了系 统 的作用 距 离和 范 围 。例 如 ，对 于 管 、面 等 组成 的反 射 、折 射环 境 。如 果天 、Ｙ ０ 站 在 ｘ Ｙ 方 向 的速 度 。ｒ 目标 与 观 测 海上 的某 些 目标 信 号进 行 探测 ，由于 出海 线 单元 长度 尺 寸较 大 ，一 方面 ，则 这些 单 、 轴 是
ｘ＝ ， ，， 。 、 Ｔ 标在ｘ Ｙ 相 运动 ｋ Ｔ Ｙ是目 ，ｒ ， 、 应的 状态。
轴 方 向的位 置坐 标 ， 、 ７ 目标 在ｘ ’ 是 、 ￣ Ｎ Ｉ￣ 了 目标 跟 踪 定 位 的数 学 原 Ｎ
Ｙ 方 向的速 度 。再 定 义 观 测站 的状 态 向 轴
１引言 ．
三 角测 量 法 ，即 利用 运动 的单个 观测 站 在 不 同位 置 测得 的 目标 方 向角信 息 （ 一 个 每
面的观测方程：
（） ２ 考 虑 到 观 测 误 差 噪 声 ，写 成 向 量 形
超声波加工机理的有限元数值分析
超声波加工机理的有限元数值分析超声波加工技术是近年来新兴的一种加工技术，它具有高效率、质量稳定、成本低廉、节能环保等许多优点，已被广泛应用于医疗、航空、冶金、制造、农业等多个行业。
超声波加工机理的有限元数值分析通过精确、可靠、可控地模拟几何结构、材料特性以及应力、应变、位移等力学性能，更加深入地探索了超声波加工的活性力学过程和机理，为超声波加工的机器设计、参数调节和工艺控制等提供了有效的参考依据。
有限元方法（FEM）是一种模拟分析工具，其基本思想是以复杂物体为一个离散体系，离散体系内的小空间内占有着相应的模拟元素，每个模拟元素用有限个节点和有限的局部函数表示，通过求解关于模拟元素的总能量表达式，达到对局部性复杂现象的数值模拟，从而获得分析结果。
因此，FEM通过有限元数值分析的方法能够更加精确、可靠地研究超声波加工机理过程中的参数，包括超声波源、超声波传播介质等参数，从而为超声波加工行业提供更有效的技术支撑。
首先，不同于传统的加工方式，超声波加工是通过高频振动形成的一种特殊的通用切削技术，它是通过超声波内部激发微小凹槽，并在超声波入射下对材料进行切削加工。
超声波加工过程有三个阶段：传播、发射缺陷以及加工缺陷。
这三个阶段的运行都是不可分割的，因此，超声波加工技术研究必须重视超声波的传播特性，了解超声波激发缺陷介质的物理性能，以及超声波加工实践中材料的变形、断裂和微裂纹的产生机制。
因此，有限元数值分析在超声波加工这一领域有着重要的作用。
有限元数值分析可以从加工模型和材料模型两个方面来研究物理性能，包括超声波加工的参数、加工物体的材料参数以及加工工艺参数。
在加工模型方面，有限元数值分析可以更加精确的模拟不同的超声波加工参数，如超声波频率、功率等，从而更好地了解它们如何影响加工效果，有利于优化加工工艺。
在材料模型方面，有限元数值分析可以通过考虑应力、应变、温度等因素，更好地模拟材料在超声波加工过程中的微观变形行为，并能够准确地预测材料的裂纹和断裂状态。
通信对抗原理第3章 通信信号的测向与定位
第3章 通信信号的测向与定位
3.1 测向与定位概述
3.1.1通信辐射源测向系统组成 通信测向系统包括测向天线、接收机、处理电磁信号，在少数情况下，测向天线
由单个天线构成。在大多数情况下，测向天线由在空间按照一 定规律排列的多个天线阵元构成，根据不同的测向方法，这些
第3章 通信信号的测向与定位
(3)多普勒法测向。利用测向天线自身以一定的速度旋转引 起的接收信号附加多普勒调制进行测向的方法，称为多普勒法
(4)时差测向。根据测得的来波信号到达测向天线阵列中两 个或两个以上不同位置的阵元的时间差来测定来波到达方向的 方法称为到达时间差测向，简称时差测向。
(5)空间谱估计测向技术。空间谱估计测向是将测向天线阵 列接收的信号分解为信号与噪声两个子空间，利用来波方向构 成的矢量与噪声子空间正交的特性测向。
(1)振幅法测向。根据测向天线阵列各阵元(单元天线)感应 来波信号后输出信号的幅度大小，即利用天线各阵元的直接幅 度响应或者比较幅度响应，测得来波到达方向的方法称为振幅 法测向，也称幅度法测向。
(2)相位法测向。根据测向天线阵列各阵元之间的相位差， 测定来波到达方向的方法称为相位法测向。如相位干涉仪测向、
第3章 通信信号的测向与定位
由于测试场地和周围环境对测向误差的影响不可能完全消 除掉，因此系统测向误差不是用某一点上的测试结果来表示，
②定位误差。当采用测向法定位时，测向误差将直接影响 定位误差；当采用时差定位和其他定位方法时，时间及其他参
定位误差一般采用所确定的目标定位模糊区域的圆概率误 差(CEP)(即用圆的直径与定位距离的比值)
(b)系统测向误差：表示包含测向天线在内的整个测向系统 的总的测向误差。检测时，应在外场环境中把整个测向系统安 装在规定的平台上，并在一定距离上开设目标电台，进行现场 测试。在检测这一指标过程中，场地和周围环境对指标的测试 结果影响很大，故对这一指标一般都要注明场地要求和周围环 境要求。例如对场地的大小、平坦度、周围的障碍物(山林、高 楼、铁塔、高压线网等)和无关辐射源等都会提出一定的要求。
超声波加工机理的有限元数值分析
超声波加工机理的有限元数值分析超声波技术大量运用于工业加工，其可以将物体分解为细小的颗粒，对于一些坚硬的材料，其加工效率比传统技术更高，而且还有更强的耐磨性，可以更有效地处理坚硬的工件。
由于超声波具备优越的加工性能，近年来超声波加工机理的研究引起了人们的广泛兴趣。
超声波加工机理可以概括为四个步骤：首先，声源产生振动，此振动会在工件表面产生振动；其次，振动传播到工件表面，超声波能量会被工件吸收，从而产生热量；第三，热量变化会使工件发生微小的膨胀或变形，当振动强度足够时，可以分解工件；最后，流体可以被用来把被分解的工件带走，以便下一步的加工。
虽然超声波加工机理的研究取得了一定的进展，但由于超声波的非线性性质，使得计算机模拟和数值分析成为当前有效的超声波加工机理研究的主要方法。
有限元技术作为一种多场耦合、多物理场耦合的高效计算技术，具有计算速度快、计算精度高等特点，在超声波加工机理的数值分析中发挥着重要作用。
有限元在超声波加工机理的数值分析中，主要用于模拟超声波介质中的流体、结构和热三种场耦合作用，模拟超声波振动传播过程、热量转化过程和温度场分布，以及工件的一些力学变形等。
其中，流体模型可以用于模拟超声波振动散射现象；结构模型可以用于模拟工件的力学变形行为；热模型可以用于模拟超声波热量转化过程和温度场分布。
同时，有限元也可用于模拟传统加工过程中发生的粗糙度、变形等行为。
有限元可以考虑到超声波加工中的多物理场耦合、多种加工误差以及噪声等由于材料不同而存在的复杂性，可以反映出超声波加工过程的复杂特性，十分适用于超声波加工机理的数值分析。
本文以有限元技术为基础，结合超声波加工机理，分析了超声波加工机理的有限元数值分析方法。
基于有限元技术，通过模拟超声波介质中的流体、结构和热三种场耦合，模拟超声波振动传播过程、热量转化过程和温度场分布，以及工件的一些力学变形等，从而更准确地预测超声波加工机理的工作性能。
需要注意的是，有限元数值分析只能模拟加工机理中的力学耦合和热耦合能量转化，但对其他过程如噪声等还无法有效模拟，因此在超声波加工机理的研究中，还需要进行实验和加工参数分析，综合利用实验和数值模拟，以确定加工过程中最佳的工艺参数。
超声波加工机理的有限元数值分析
超声波加工机理的有限元数值分析着工业的发展，超声波加工的应用变得越来越广泛，并且研究及应用越来越深入。
超声波加工（Ultrasonic Processing，USP）是以超声波为载体，在材料表面施加高能量密度热效应，从而达到表面加工目的的一种非接触工艺。
它具有安全性高、加工深度大、耗能少、表面活性高等优点，因而被广泛应用于各种材料的表面处理。
然而，由于超声波加工的加工机理尚未完全明了，其加工效果的可预测性仍然很低，因此如何准确的了解超声波的作用机制就显得尤为重要。
有限元分析可以用来研究超声波加工的机理，真实的加工过程可以通过一个有限元模型进行模拟，从而更好的了解实际加工过程中超声波对材料表面所产生的影响。
在获得实际加工条件下表面加工机理的基础上，可以进一步探究超声波加工对材料力学性能的影响，为进一步优化加工工艺和研制新型装备提供参照依据。
首先，有限元分析方法可以很好地模拟出超声波加工过程中声驱动作用于材料的力学响应。
有限元模型的建立需要考虑加工过程中材料的声学特性、变形特性以及在不同表面温度下材料的热力学特性等因素，从而推导出在实际加工条件下材料表面变形、应力及温度分布等加工结果，为下一步优化加工工艺提供参考。
此外，在研究超声波加工机理的基础上，有限元分析还能够更好的研究超声波加工对材料的微观结构及力学性能的影响。
比如可以通过有限元分析来模拟材料表面的局部结构的变化，如晶粒的细化等，从而了解超声波加工对材料组织结构的变化以及改变材料组织结构所带来的力学性能的影响，从而进一步优化超声波加工工艺，使加工效果更加完美。
综上所述，有限元数值分析是研究超声波加工机理的有效工具，为优化加工过程提供有效的参考依据。
在不断深入研究超声波加工机理的过程中，有限元分析必将发挥更大的作用。
未来，希望可以将分析性方法直接应用在超声波加工的实际应用中，以期达到更好的加工效果。
因此，需要继续加强针对超声波加工的多尺度及多物理场耦合的数值模拟，获取更准确的加工机理，不断改善加工工艺，以提升加工效果。
超声波加工机理的有限元数值分析
超声波加工机理的有限元数值分析近年来，超声波加工技术具有广泛的应用前景，如在金属材料加工、汽车钣金制造等领域。
这是因为它的工作效率高、成本低、制造准确、产品质量高等优点。
然而，许多超声波加工工艺参数的确定仍然是基于实验，这样会增加整个制造工艺的成本，同时也会增加延迟等问题。
因此，研究如何利用有限元数值分析来优化超声波加工工艺参数，成为了当今研究目标之一。
超声波加工机理的研究中心在于超声波能量传递机理的分析，涉及到真空空气工作介质、声学性能和材料力学特性等多个方面。
在这方面，有限元数值分析对计算超声波传播特性有很大的帮助，它可以比较准确地模拟超声波在加工工件表面的激发、衰减和散射等物理过程。
有限元数值分析也可以帮助研究者更准确地分析超声波传播到加工表面上的能量分布特性，从而设计出更有效的超声波加工工艺参数，提高加工效率。
首先，在利用有限元数值分析研究超声波加工机理之前，必须建立一个有限元模型，其中包括超声波传播媒介和加工工件的物理参数，以及所使用的有限元网格及其边界条件。
其次，还需要建立解超声波传播方程的机理模型，以及计算加工工件表面上的能量分布特性的机理模型，有限元数值计算结果可以提供非常有用的信息，如超声波频率的变化、衰减率的变化、超声波对工件表面的作用力和功率吸收量等。
此外，为了更好地计算超声波在加工表面上的能量分布特性，还可以引入不同类型的后处理方法，如生物声学算法，该方法能够比较准确有效地计算出每个频率下的超声波衰减率，以及超声波对工件表面的力和功率的数值估计。
有限元数值计算结果和后处理方法的结果整合到一起，就可以优化超声波加工工艺参数，从而更有效地提高加工效率。
综上所述，有限元数值分析在超声波加工机理研究中占有重要地位。
在分析超声波能量传递机理过程中，有限元模型可以比较准确地模拟超声波传播特性及加工工件表面的能量分布特性，从而帮助研究者设计出更有效的超声波加工工艺参数，从而提高加工效率。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。