当今社会，通信系统与物联网设备不断迭代升级，低频频段的频谱资源越来越拥挤。以往的一些天线已无法满足现在的通信系统需求，譬如高增益与宽频带的兼顾性[1]。而磁电偶极子天线作为一种互补型天线，将电流与等效磁流相结合，同时具备高增益、宽频带等特性，且适合高频段通信[2]。综合考虑上述因素，某机载项目采用了遮蔽立体探测SAR系统，运用磁电偶极子天线实现对近距离的静止/固定目标、遮蔽目标等进行持续探测。该天线结构形式复杂，实现困难，在强度和精度上都有较高的要求。
1 天线阵面布局
SAR天线阵面布置在平台侧面吊舱内，由4个H、V双极化P波段天线沿方位向分布式布置，满足天线子阵搭积木式合并和拆分，即可作为4个分布式子阵工作，也可子阵之间合并成较大孔径天线工作。阵面由天线单元、辅助反射板、校正功分器、校正耦合器和预选滤波器组成，天线单元安装在反射板正面，校正功分器、校正耦合器、预选滤波器等安装在背面。反射板主要作用在于将天线单元激振产生的电磁波反射出去[3]，同时作为安装天线单元及单机等的结构受力件。
天线采用每个单元单独校正的并馈方式，每个双极化天线单元对应2个校正耦合器。天线单元通过2路射频电缆与校正耦合器连接，校正耦合器与预选滤波器通过短电缆连接，滤波器的耦合信号通过穿舱射频电缆与舱内P-DAM连接，滤波器的校正信号通过射频电缆与校正功分器连接，功分器总口通过穿舱射频电缆与舱内低功率射频单元连接。
天线阵面平面度要求2±1mm。平面度精度控制由反射板、天线单元加工精度和安装精度决定。反射板、天线单元机加工艺可以保证误差不超过±0.1mm，天线单元与反射板之间设置定位柱保证天线安装精度，反射板分解为多块加工拼接，减小单板变形，保证反射板安装精度不超过±1.5mm，满足平面度要求。
2 天线单元结构设计
P波段天线单元采用宽带磁电偶极子天线形式，由金属天线阵子、馈电臂、泡沫支撑和金属背腔组成。两对矩形天线阵子正交放置，阵子空隙处胶接泡沫支撑以提高结构强度，单个天线阵子通过4-M2.5沉头螺钉固定在金属背腔内部，并设置定位凸台以保证安装精度。馈电形式采用两条折叠馈电臂，一端与TNC-K馈电连接器内导体焊接，一端与辐射贴片进行空间耦合，两条馈电臂间隙处以及馈电臂与金属背腔之间采用泡沫支撑胶接固定，胶膜预留位置见图1圈出处。为提高天线阵面增益，天线四周折起50 mm形成一个背腔反射结构，背腔内设置安装孔与支撑框架连接。天线单元采用6-M3安装在骨架上。天线阵子、馈电臂与金属背腔均采用5A06铝合金，并对表面进行导电氧化处理，泡沫支撑选用HPMI-H52S-E。
图1 预留胶膜位置示意
3 力学分析
根据抗力学环境设计要求，需开展加速度过载、模态分析、随机振动工况分析。具体工况分析如下：
（1）工况1，加速度过载分析，分析条件：沿前/后向9g过载；左/右向4.5g过载；上/下向6g过载。
（2）工况2，模态分析，提取结构2000Hz以内典型模态及振型，判断结构刚度是否满足抗力学环境设计要求。
（3）工况3，随机振动分析（功能/耐久），分析结构在功能随机振动载荷下的变形及耐久振动下的应力是否满足刚强度要求。
阵面的有限元模型如图2所示。建模时，根据天线的具体结构形式，反射板、天线阵子、金属背腔等采用壳单元模拟，支撑泡沫与天线的安装框架均采用体单元模拟。校正功分器、校正耦合器等非承力件采用质量单元等效。
图2 阵面有限元模型
经计算，天线系统的固有频率为76.17Hz。综合加速度过载、功能级与耐久级随机振动的分析结果，天线系统各部件的最大应力如下表所示：
表1 天线阵面各部件的最大应力(MPa)
其中，铝合金部件的安全裕度：MS=315/1.5/92.31-1=1.27>0.15；泡沫支撑的安全裕度：MS=0.8/1.5/2.21e-1-1=1.41>0.25。表明天线系统的结构设计满足加速度过载、功能级与耐久级随机振动等抗力学环境要求。
4 结束语
为了满足某机载雷达电性能的要求，天线采用了胶接+螺装组合的技术方案。依据天线系统结构设计的力学环境及其评估准则等要求，进行了力学分析，并计算了相应天线阵面的安全裕度。结果表明，天线系统结构的力学响应在可控有效范围内。
参考文献
[1] 陈茂洋.宽带高增益磁电偶极子天线研究[D].2021.
[2] 王茜茜，钱祖平，曹文权，晋军.一种紧凑型宽带磁电偶极子天线 [J]. 军事通信技术,2017,38(01):50-53.
[3] Merrill.Skolnik.雷达手册[M].北京：电子工业出版社，2020.7.
